กฎสำหรับตู้ควบคุมการต่อสายดินของตัวแปลงความถี่ การต่อสายดินสำหรับระบบควบคุมอัตโนมัติ การต่อลงดินของวงจรที่ต่อด้วยไฟฟ้า

การต่อลงดินไม่ถูกต้องรับผิดชอบ 40% ของการหยุดทำงานที่มีค่าใช้จ่ายสูงและความเสียหายต่ออุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนที่ใช้ในอุตสาหกรรมน้ำมัน ยานยนต์ และเหมืองแร่ ผลที่ตามมาจากการต่อสายดินที่ไม่เหมาะสมอาจเป็นความผิดปกติเป็นครั้งคราวในการทำงานของระบบ ข้อผิดพลาดในการวัดที่เพิ่มขึ้น ความล้มเหลวขององค์ประกอบที่มีความละเอียดอ่อน การทำงานของระบบช้าลงเนื่องจากการปรากฏของข้อผิดพลาดในช่องแลกเปลี่ยน ความไม่เสถียรของพารามิเตอร์ควบคุม และข้อผิดพลาดในการเก็บรวบรวม ข้อมูล. ปัญหาการต่อสายดินมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับปัญหาและวิธีการป้องกัน ป้องกันการรบกวนในระบบอิเล็กทรอนิกส์

การต่อสายดินเป็นหัวข้อที่เข้าใจผิดมากที่สุดในระบบอัตโนมัติ

ความซับซ้อนของปัญหาเกิดจากการที่แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน เครื่องรับ และเส้นทางของพวกมันกระจายอยู่ในอวกาศ ช่วงเวลาที่ปรากฏนั้นมักจะเป็นตัวแปรสุ่ม และไม่ทราบตำแหน่งเบื้องต้น นอกจากนี้ยังวัดการรบกวนได้ยากอีกด้วย ในทางปฏิบัติเป็นไปไม่ได้เลยที่จะทำการวิเคราะห์ทางทฤษฎีที่แม่นยำเพียงพอ เนื่องจากปัญหามักจะเป็นสามมิติและอธิบายโดยระบบสมการเชิงอนุพันธ์ย่อย

ดังนั้นการให้เหตุผลของวิธีการต่อสายดินอย่างใดอย่างหนึ่งซึ่งพูดอย่างเคร่งครัดควรขึ้นอยู่กับการคำนวณทางคณิตศาสตร์ในทางปฏิบัติจะต้องดำเนินการบนพื้นฐานของประสบการณ์และสัญชาตญาณ การแก้ปัญหาพื้นฐานในปัจจุบันอยู่ระหว่างความเข้าใจ สัญชาตญาณ และโชค

ศึกษาอิทธิพลของการรบกวนที่เกี่ยวข้องกับการต่อสายดินที่ไม่เหมาะสม ลงมาที่การรวบรวมแบบจำลองของระบบที่เรียบง่ายที่เป็นไปได้ รวมถึงแหล่งที่มา เครื่องรับ และเส้นทางสำหรับการผ่านของการรบกวน ตามด้วยการวิเคราะห์อิทธิพลที่มีต่อคุณลักษณะของระบบและการสังเคราะห์วิธีการต่อสู้ พวกเขา.

เราจะไม่พิจารณาถึงปัญหาการติดตั้งระบบไฟฟ้าสายดิน นี่เป็นหัวข้อแยกต่างหากซึ่งมีการกล่าวถึงในรายละเอียดเพียงพอในวรรณกรรมเกี่ยวกับอุตสาหกรรมพลังงานไฟฟ้า บทความนี้เกี่ยวข้องกับเท่านั้น สายดินที่ใช้ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมเพื่อให้การทำงานมีเสถียรภาพตลอดจนการต่อสายดินเพื่อป้องกันบุคลากรจากไฟฟ้าช็อต เนื่องจากทั้งสองประเด็นนี้ไม่สามารถพิจารณาแยกจากกันได้โดยไม่ละเมิดมาตรฐานของระบบความปลอดภัยในการทำงาน

คำจำกัดความ

ใต้ดินเข้าใจทั้งการเชื่อมต่อกับดินและการเชื่อมต่อกับ "สายสามัญ" ของระบบไฟฟ้าซึ่งสัมพันธ์กับการวัดศักย์ไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในยานอวกาศหรือเครื่องบิน “พื้นดิน” ถือเป็นตัวเครื่องที่เป็นโลหะ ในเครื่องรับที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ "กราวด์" จะถือเป็นระบบของตัวนำภายใน ซึ่งเป็นสายร่วมสำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด ต่อไปนี้เราจะใช้แนวคิดนี้อย่างแม่นยำ "โลก"โดยไม่ใส่คำนี้ในเครื่องหมายคำพูดอีกต่อไป เนื่องจากคำนี้ได้กลายเป็นศัพท์กายภาพไปนานแล้ว ศักย์ไฟฟ้าของพื้นดินในระบบไฟฟ้าไม่ได้เป็นศูนย์เสมอไปเมื่อเทียบกับพื้นโลก ตัวอย่างเช่น ในเครื่องบินที่บินได้ เนื่องจากประจุไฟฟ้าสถิต ศักยภาพของพื้น (ลำตัว) ของเครื่องบินอาจมีค่าเป็นร้อยเป็นพันโวลต์เมื่อเทียบกับพื้นผิวโลก

อะนาล็อกของโลกยานอวกาศคือ ที่ดิน "ลอยน้ำ"- ระบบตัวนำที่ไม่ต่อกับดินซึ่งวัดศักย์ไฟฟ้าในระบบย่อยทางไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น ในโมดูลอินพุตแบบอะนาล็อกที่แยกกระแสไฟฟ้า กราวด์อะนาล็อกภายในของโมดูลอาจไม่ได้เชื่อมต่อกับกราวด์กราวด์ หรืออาจเชื่อมต่อกับกราวด์ผ่านความต้านทานขนาดใหญ่ เช่น 20 MΩ

ภายใต้พื้นที่ป้องกันเข้าใจการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าของชิ้นส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าของอุปกรณ์กับพื้นโลกผ่านอุปกรณ์สายดินเพื่อป้องกันบุคลากรจากไฟฟ้าช็อต

อุปกรณ์สายดินเรียกว่าการรวมกันของตัวนำกราวด์ (นั่นคือตัวนำที่สัมผัสกับกราวด์) และตัวนำกราวด์

สายสามัญ(ตัวนำ) คือตัวนำในระบบที่ใช้วัดศักย์ไฟฟ้า โดยปกติแล้วจะเป็นเรื่องธรรมดากับแหล่งจ่ายไฟและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เชื่อมต่ออยู่

ตัวอย่างจะเป็นสายร่วมสำหรับอินพุตทั้งหมด 8 ช่องของโมดูลอินพุตแบบอะนาล็อก 8 ช่องที่มีอินพุตเดี่ยว (ไม่มีส่วนต่าง) ลวดทั่วไปในหลายกรณีมีความหมายเหมือนกันกับกราวด์ แต่อาจไม่ได้เชื่อมต่อกับกราวด์ของโลกเลย

กราวด์สัญญาณเรียกว่าการต่อลงกราวด์ของสายสามัญของวงจรส่งสัญญาณ

กราวด์สัญญาณแบ่งออกเป็น กราวด์ดิจิตอลและอนาล็อก. บางครั้งกราวด์สัญญาณอะนาล็อกจะถูกแบ่งออกเป็นกราวด์อินพุตแบบอะนาล็อกและกราวด์เอาต์พุตแบบอะนาล็อก

บังคับพื้นเราจะเรียกสายสามัญในระบบที่เชื่อมต่อกับกราวด์ป้องกันซึ่งมีกระแสขนาดใหญ่ไหลผ่าน (มากเมื่อเทียบกับกระแสสำหรับการส่งสัญญาณ)

พื้นฐานสำหรับการแบ่งที่ดินนี้คือ ระดับความไวต่อการรบกวนที่แตกต่างกันวงจรแอนะล็อกและดิจิทัล ตลอดจนวงจรสัญญาณและกำลัง (กำลัง) และตามกฎแล้ว การแยกกัลวานิกระหว่างกราวด์เหล่านี้ในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม

มีพื้นฐานเป็นกลางอย่างแน่นหนาเรียกว่าความเป็นกลางของหม้อแปลงหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ต่อเข้ากับอิเล็กโทรดกราวด์โดยตรงหรือผ่านความต้านทานต่ำ (เช่น ผ่านหม้อแปลงกระแส)

ลวดเป็นกลางเรียกว่าสายเครือข่ายที่เชื่อมต่อกับสายดินที่ต่อสายดินอย่างแน่นหนา

แยกเป็นกลางเรียกว่าค่าความเป็นกลางของหม้อแปลงไฟฟ้าหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ไม่ได้ต่อกับอุปกรณ์กราวด์

การทำให้เป็นศูนย์เรียกว่าการเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่มีความเป็นกลางของหม้อแปลงหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีสายกราวด์อย่างแน่นหนาในเครือข่ายกระแสไฟสามเฟสหรือกับขั้วที่ต่อสายดินอย่างแน่นหนาของแหล่งกำเนิดกระแสเฟสเดียว

ต่อไปนี้เราจะใช้คำว่า "สื่อกระแสไฟฟ้า"- มาจากคำว่าตัวนำ (ตัวนำ) นั่นคือเกี่ยวข้องกับค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุ ตัวอย่างเช่น การรบกวนที่เกิดขึ้นเกิดขึ้นผ่านตัวนำที่เชื่อมต่อสองวงจร

วัตถุประสงค์ของการต่อสายดิน

สายดินป้องกันทำหน้าที่ปกป้องผู้คนจากไฟฟ้าช็อตเท่านั้น

ความจำเป็นในการต่อสายดินป้องกันมักจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้น ระดับการรบกวนอย่างไรก็ตาม ในระบบอัตโนมัติ ข้อกำหนดนี้จำเป็น ดังนั้น การออกแบบสัญญาณและกราวด์ไฟฟ้าจึงควรอยู่บนพื้นฐานสมมติฐานว่ามีสายดินป้องกันอยู่ และเป็นไปตามระเบียบไฟฟ้า อาจยกเว้นการต่อสายดินป้องกันสำหรับอุปกรณ์ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 42 VAC หรือ 110 VDC เท่านั้น ยกเว้น พื้นที่อันตราย.

สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม โปรดดูส่วน "การต่อสายดินที่โรงงานอุตสาหกรรมที่ระเบิดได้" และกฎข้อบังคับในการติดตั้งระบบไฟฟ้า (บทที่ 1.7)

กฎการต่อสายดินในการลดสัญญาณรบกวนจากเครือข่าย 50 Hz ในระบบอัตโนมัติ ขึ้นอยู่กับว่ามีการใช้เครือข่ายที่มีการต่อสายดินอย่างแน่นหนาหรือแบบแยกนิวตรอน การต่อสายดินที่เป็นกลางดำเนินการหม้อแปลงไฟฟ้าที่สถานีย่อยเพื่อจำกัดแรงดันไฟฟ้าที่อาจปรากฏบนสายไฟของเครือข่าย 220/380 V สัมพันธ์กับโลกในระหว่างการถูกฟ้าผ่าโดยตรงหรือเป็นผลมาจากการสัมผัสกับสายไฟฟ้าแรงสูงโดยไม่ตั้งใจหรือเป็น ผลจากการพังทลายของฉนวนของชิ้นส่วนที่มีกระแสไฟฟ้าของเครือข่ายการกระจาย

โครงข่ายไฟฟ้าด้วย โดดเดี่ยวเป็นกลางใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการหยุดชะงักของแหล่งจ่ายไฟของผู้ใช้บริการในกรณีที่ฉนวนชำรุดเนื่องจากในกรณีที่ฉนวนพังลงกราวด์ในเครือข่ายที่มี มีพื้นฐานเป็นกลางอย่างมั่นคงการป้องกันจะถูกกระตุ้นและไฟเครือข่ายจะถูกตัด

นอกจากนี้ในวงจรที่มีการแยกตัวเป็นกลางเมื่อ ฉนวนพังลงสู่พื้นไม่มีประกายไฟซึ่งเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในเครือข่ายที่มีความเป็นกลางที่ต่อสายดินอย่างแน่นหนา คุณสมบัตินี้มีความสำคัญมากเมื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ในพื้นที่อันตราย ในสหรัฐอเมริกายังใช้ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซและเคมีอีกด้วย การต่อสายดินที่เป็นกลางผ่านการต้านทาน, จำกัดกระแสลงกราวด์ในกรณีไฟฟ้าลัดวงจร

กราวด์สัญญาณทำหน้าที่ลดความซับซ้อนของวงจรไฟฟ้าและลดต้นทุนของอุปกรณ์และระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ด้วยการใช้กราวด์สัญญาณเป็นสายร่วมสำหรับวงจรต่างๆ ทำให้สามารถใช้แหล่งจ่ายไฟร่วมหนึ่งตัวสำหรับวงจรไฟฟ้าทั้งหมด แทนที่จะใช้แหล่งจ่ายไฟแบบ "ลอย" หลายตัว วงจรไฟฟ้าที่ไม่มีสายสามัญ (ไม่มีกราวด์) สามารถแปลงเป็นวงจรที่มีสายสามัญได้เสมอและในทางกลับกันตามกฎที่กำหนดไว้ในการทำงาน

ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการใช้งาน พื้นที่สัญญาณสามารถแบ่งออกเป็น พื้นฐานและหน้าจอ ที่ดินขั้นพื้นฐานใช้สำหรับอ่านและส่งสัญญาณในวงจรอิเล็กทรอนิกส์และ โลกหน้าจอใช้สำหรับหน้าจอกราวด์

สกรีนที่ดินใช้สำหรับหน้าจอสายเคเบิลกราวด์, ฉากกั้นป้องกัน, ตัวเรือนอุปกรณ์รวมถึงการขจัดประจุไฟฟ้าสถิตออกจากชิ้นส่วนที่เสียดสีของสายพานลำเลียง, สายพานขับเคลื่อนไฟฟ้า ฯลฯ

ปัญหาการต่อสายดินทั่วไป

การต่อสายดินป้องกันอาคาร

ใช้เป็นตัวนำสายดินป้องกัน ตัวนำสายดินธรรมชาติและเทียม. ตัวนำลงกราวด์ตามธรรมชาติ ได้แก่ ตัวอย่างเช่น โครงเหล็กและคอนกรีตเสริมเหล็กของอาคารอุตสาหกรรม โครงสร้างโลหะสำหรับงานอุตสาหกรรม ท่อเหล็กสำหรับเดินสายไฟฟ้า ปลอกสายอะลูมิเนียม ท่อโลหะที่วางอยู่กับที่อย่างเปิดเผยทุกประเภท ยกเว้นท่อที่ติดไฟได้และ วัตถุระเบิด ท่อน้ำทิ้ง และเครื่องทำความร้อนส่วนกลาง หากค่าการนำไฟฟ้าเป็นไปตามข้อกำหนดการต่อลงดินก็จะไม่ใช้ตัวนำต่อสายดินเพิ่มเติม ความเป็นไปได้ของการใช้ฐานรากอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าความต้านทานของคอนกรีตเปียกมีค่าเท่ากับความต้านทานของโลกโดยประมาณ (150... 300 โอห์ม.ม.)

อิเล็กโทรดกราวด์ประดิษฐ์ (ผลิตพิเศษ)ใช้เมื่อความต้านทานต่อสายดินเกินมาตรฐานที่กำหนดโดย PUE

โครงสร้างเป็นท่อ มุม แท่ง วางในพื้นดินในแนวตั้งลึก 3 ม. หรือแนวนอนลึกอย่างน้อย 50...70 ซม. เพื่อปรับปรุงความสม่ำเสมอในการกระจายศักยภาพของโลก (เพื่อลดความ "แรงดันไฟฟ้าขั้น") มีการใช้อิเล็กโทรดกราวด์หลายอันโดยเชื่อมต่อกับแถบเหล็ก สถานีไฟฟ้าย่อยใช้กริดกราวด์

เมื่อเชื่อมต่อตัวนำสายดินเข้าด้วยกันไม่แนะนำให้สร้าง วงปิดพื้นที่ขนาดใหญ่ เนื่องจากเป็น “เสาอากาศ” ซึ่งกระแสไฟขนาดใหญ่สามารถไหลเวียนได้ในระหว่างที่เกิดฟ้าผ่า

ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดจะได้รับจากการเชื่อมต่ออิเล็กโทรดกราวด์ในรูปแบบของกริด เมื่อพื้นที่ของรูปร่างแต่ละกริดน้อยกว่าพื้นที่ทั้งหมดที่ครอบคลุมโดยอิเล็กโทรดกราวด์ การออกแบบอุปกรณ์กราวด์ต่างๆ มีอยู่ในไดเรกทอรี: “อุปกรณ์กราวด์สำหรับการติดตั้งระบบไฟฟ้า” โดย R.N. Karyakin

แม้จะมีคำแนะนำของผู้เขียนหลายคนเพื่อหลีกเลี่ยงการวนซ้ำเมื่อวางแท่งกราวด์ทั่วทั้งอาคาร ในทางปฏิบัติ เช่น เมื่อใช้ตัวนำกราวด์ตามธรรมชาติ ก็มักจะไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ โครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กของอาคารอุตสาหกรรมประกอบด้วยแท่งเหล็กเสริมแรงที่เชื่อมต่อถึงกันด้วยการเชื่อม ดังนั้นระบบสายดินของอาคารจึงเป็นกรงโลหะ โดยส่วนล่างจะต่อเข้ากับสายดินด้วยไฟฟ้า องค์กรติดตั้งช่วยให้มั่นใจได้ถึงการติดต่อที่เชื่อถือได้ระหว่างโครงสร้างโลหะทั้งหมดของอาคารและจัดทำรายงานสำหรับงานที่ซ่อนอยู่

การติดต่อภาคพื้นดินสำหรับการต่ออุปกรณ์ในกรณีนี้คือสลักเกลียวกราวด์ที่เชื่อมกับโครงสร้างโลหะฝังขององค์ประกอบเสาหรือฐานรากของอาคาร

เมื่อติดตั้งระบบสายดินจำเป็นต้องหลีกเลี่ยงช่องว่างในวงจรที่อาจเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากสนามแม่เหล็กของฟ้าผ่าเพื่อหลีกเลี่ยงประกายไฟและการจุดติดไฟของสารไวไฟในอาคาร

ในอาคารสำหรับอุปกรณ์สื่อสารที่อยู่อาศัยระบบตัวนำสายดินจะทำในรูปแบบของกริด ตารางจะทำหน้าที่ของการต่อสายดินและการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้าของอาคารไปพร้อม ๆ กัน ที่โรงไฟฟ้า ในห้องที่มีอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม ผนังและเพดานหุ้มด้วยแผ่นเหล็ก หน้าต่างและช่องเปิดเครื่องปรับอากาศหุ้มด้วยตาข่ายทองแดง และพื้นทำจากพลาสติกนำไฟฟ้า จำเป็นต้องใส่ใจกับคุณภาพของหน้าสัมผัสในวงจรกราวด์

ในบทความ: Burleson J. การเดินสายไฟและการต่อสายดินเพื่อป้องกันปัญหาคุณภาพไฟฟ้าด้วยอุปกรณ์อุตสาหกรรม// การประชุมทางเทคนิคอุตสาหกรรมสิ่งทอ เส้นใย และภาพยนตร์ วันที่ 89 พฤษภาคม 2534 R. 5/15/6 อธิบายกรณีที่สลักเกลียวที่ขันแน่นไม่ดีในวงจรกราวด์ทำให้ระบบทำงานผิดปกติโดยหาสาเหตุมาหลายปี เมื่อออกแบบสายดิน ไม่สามารถใช้หน้าสัมผัสของโลหะที่แตกต่างกันได้เพื่อไม่ให้เกิดกัลวานิกคัปเปิลซึ่งเป็นบริเวณที่มีการกัดกร่อนอย่างรวดเร็ว

เมื่อติดตั้งอุปกรณ์ในอาคารที่สร้างขึ้น ตามกฎแล้วจะมีการติดตั้งระบบตัวนำสายดินและบัสสายดินป้องกันจะถูกส่งไปยังทั่วทั้งอาคาร

การต่อสายดินอัตโนมัติ

ให้กับระบบ สายดินป้องกันโรงงานอุตสาหกรรมสามารถเชื่อมต่อกับโรงไฟฟ้าที่มีแหล่งจ่ายขนาดใหญ่ได้ กระแสรบกวนเข้าไปในสายดิน ดังนั้นอาจจำเป็นต้องมีการวัดที่แม่นยำ แยกที่ดินผลิตโดยใช้เทคโนโลยีสายดินเทียม การต่อสายดินดังกล่าวเชื่อมต่อกับการต่อสายดินทั่วไปของอาคารเพียงจุดเดียวเพื่อวัตถุประสงค์ในการทำให้ศักย์ไฟฟ้าเท่ากันระหว่างบริเวณต่างๆ ซึ่งมีความสำคัญในระหว่างเกิดฟ้าผ่า

ตัวเลือกที่สองสำหรับดินที่ "สะอาด" แบบอิสระสามารถรับได้โดยใช้ลวดหุ้มฉนวนซึ่งไม่ได้เชื่อมต่อกับโครงสร้างโลหะของอาคารที่ใดก็ได้ แต่เชื่อมต่อกับขั้วต่อกราวด์หลักที่อินพุตที่เป็นกลางของตัวป้อนจ่ายเข้า อาคาร. บัสกราวด์นี้ทำจากทองแดงโดยมีพื้นที่หน้าตัดอย่างน้อย 13 ตารางเมตร ม. มม.

ตัวนำสายดิน

ตัวนำที่เชื่อมต่ออุปกรณ์กับตัวนำกราวด์ควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อลดปฏิกิริยาแอคทีฟและอินดัคทีฟ สำหรับการต่อลงดินที่มีประสิทธิภาพที่ความถี่สูงกว่า 1 MHz ตัวนำต้องสั้นกว่า 1/20 และควรเป็น 1/50 ของความยาวคลื่นของฮาร์มอนิกความถี่สูงสุดในสเปกตรัมการรบกวน (ดูหัวข้อเพิ่มเติม "แบบจำลองโลก"). ที่ความถี่สัญญาณรบกวน 10 MHz (ความยาวคลื่น 30 ม.) และความยาวตัวนำ 7.5 ม. (1/4 ของความยาวคลื่น) โมดูลัสของความต้านทานเชิงซ้อนที่ความถี่สัญญาณรบกวนจะเท่ากับอนันต์นั่นคือตัวนำดังกล่าว สามารถใช้เป็นฉนวนได้ แต่ไม่สามารถต่อลงดินได้

หากมีตัวกรองในระบบอัตโนมัติ ความถี่ขีดจำกัดบนของตัวกรองสามารถถือเป็นความถี่สูงสุดของสัญญาณรบกวนที่มีอิทธิพล

เพื่อลดแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมอิเล็กโทรดกราวด์ จำเป็นต้องลดความยาวของอิเล็กโทรดลง ปฏิกิริยาอินดักทีฟของสายกราวด์ที่ความถี่รบกวน f เท่ากับ:

XL = 2 π ฉ L ลิตร ,

ที่ไหน ล— ความเหนี่ยวนำเชิงเส้นของเส้นลวด ในกรณีทั่วไปเท่ากับประมาณ 0.8 µH/m ล- ความยาวสายไฟ.

หากสายกราวด์อยู่ใกล้กัน การส่งผ่านสัญญาณรบกวนจะเกิดขึ้นระหว่างสายทั้งสองผ่านการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งที่ความถี่สูง

สายดินไม่ควรสร้างวงปิดที่ทำหน้าที่เป็นตัวรับ (เสาอากาศ) ของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

ตัวนำสายดินไม่ควรสัมผัสกับวัตถุที่เป็นโลหะอื่น ๆ เนื่องจากการสัมผัสที่ไม่เสถียรแบบสุ่มดังกล่าวอาจทำให้เกิดเสียงรบกวนเพิ่มเติมได้

โมเดลโลก

จากข้อมูลข้างต้น เราสามารถเสนอแบบจำลองทางไฟฟ้าของระบบสายดินดังแสดงในรูปที่ 1 1. เมื่อรวบรวมแบบจำลอง สันนิษฐานว่าระบบกราวด์ประกอบด้วยอิเล็กโทรดกราวด์ที่เชื่อมต่อถึงกันด้วยบัสกราวด์แข็งซึ่งมีการเชื่อมแผ่นกราวด์ (เทอร์มินัล) ตัวอย่างเช่น แท่งกราวด์สองตัว (ตัวนำสองตัว) เชื่อมต่อกับขั้วต่อกราวด์ซึ่งอุปกรณ์ที่ต่อกราวด์จะเชื่อมต่ออยู่ในที่ต่างกัน

หากแถบกราวด์หรือตัวนำกราวด์ผ่านเข้ามาใกล้กันแสดงว่ามีการเชื่อมต่อทางแม่เหล็กระหว่างกัน ค่าสัมประสิทธิ์การเหนี่ยวนำร่วมกัน M(รูปที่ 1)

แต่ละส่วนของตัวนำ (บัส) ของระบบสายดินมีความเหนี่ยวนำ ลิจความต้านทาน ริจและแรงเคลื่อนไฟฟ้าถูกเหนี่ยวนำอยู่ในนั้น เอจโดยการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ส่วนต่างๆ ของบัสกราวด์ อุปกรณ์ระบบอัตโนมัติจะเชื่อมต่ออยู่ ซึ่งจ่ายกระแสรบกวนให้กับบัสกราวด์ อิน21...อิน23เกิดจากสิ่งที่อธิบายไว้ในมาตรา “แหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนบนบัสภาคพื้นดิน”สาเหตุ และกระแสไฟจ่ายกลับคืนสู่แหล่งพลังงานผ่านทางกราวด์บัส ในรูป 1 ยังแสดงความต้านทานระหว่างอิเล็กโทรดกราวด์ด้วย ด้านหลังและกระแสรบกวน อินเอิร์ธไหลผ่านพื้นดิน เช่น ระหว่างเกิดฟ้าผ่าหรือขณะไฟฟ้าลัดวงจร (ไฟฟ้าลัดวงจร) ลงสู่พื้นของอุปกรณ์อันทรงพลัง

ถ้า สัญญาณกราวด์บัสใช้พร้อมกันเพื่อจ่ายไฟให้กับระบบอัตโนมัติ (ควรหลีกเลี่ยง) ต้องคำนึงถึงความต้านทานด้วย ความต้านทานของลวดทองแดงยาว 1 ม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม. คือ 0.022 โอห์ม ในระบบ ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมเมื่อเซนเซอร์ติดตั้งอยู่เหนือพื้นที่ขนาดใหญ่ เช่น ในลิฟต์หรือโรงงาน ความยาวของตัวนำกราวด์อาจสูงถึง 100 ม. หรือมากกว่า สำหรับตัวนำยาว 100 ม. ความต้านทานจะอยู่ที่ 2.2 โอห์ม หากจำนวนโมดูลระบบอัตโนมัติที่จ่ายไฟจากแหล่งหนึ่งคือ 20 และการใช้กระแสไฟของโมดูลหนึ่งคือ 0.1 A แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมความต้านทานของตัวนำสายดินจะเป็น 4.4 V

ที่ความถี่สัญญาณรบกวนมากกว่า 1 MHz บทบาทของปฏิกิริยารีแอคทีฟของวงจรกราวด์ตลอดจนการเชื่อมต่อแบบคาปาซิทีฟและอุปนัยระหว่างส่วนต่างๆ ของวงจรกราวด์จะเพิ่มขึ้น สายกราวด์เริ่มปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาและกลายเป็น แหล่งที่มาของการรบกวน.

ที่ความถี่สูง ตัวนำกราวด์หรือตะแกรงเคเบิลวางขนานกับพื้นหรือผนังของอาคาร ก่อตัวร่วมกับโครงสร้างโลหะของอาคารที่มีการลงกราวด์ เป็นเส้นยาวที่มีอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะประมาณ 500...1,000 โอห์ม ลัดวงจรในตอนท้าย ดังนั้น ความต้านทานของตัวนำต่อการรบกวนความถี่สูงไม่เพียงแต่ถูกกำหนดโดยการเหนี่ยวนำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการรบกวนระหว่างคลื่นรบกวนที่ตกกระทบกับคลื่นที่สะท้อนจากปลายสายกราวด์ด้วย

การพึ่งพาโมดูลัสความต้านทานเชิงซ้อนของตัวนำกราวด์ระหว่างจุดเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่ต่อสายดินและจุดที่ใกล้ที่สุดของโครงสร้างคอนกรีตเสริมเหล็กของอาคารตามความยาวของตัวนำนี้สามารถอธิบายได้โดยประมาณโดยสูตรสำหรับสอง สายส่งค่าโสหุ้ย:

ซิน µ ริน tg (2π L/แล),

ที่ไหน รฟ- ความต้านทานคลื่น ล- ความยาวของตัวนำกราวด์ λ - ความยาวคลื่นรบกวน (แล แล ท า c/f, s- ความเร็วแสงในสุญญากาศเท่ากับ 300,000 กม./วินาที ฉ- ความถี่รบกวน)

กราฟที่สร้างขึ้นโดยใช้สูตรนี้สำหรับตัวนำกราวด์ทั่วไป (ตะแกรง) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 มม. ที่ระยะห่างจากแท่งคอนกรีตเสริมเหล็กที่ใกล้ที่สุดของอาคารคือ 50 ซม. (มีความต้านทานลักษณะเฉพาะ 630 โอห์ม) แสดงในรูป . 2.

โปรดทราบว่าเมื่อความยาวของตัวนำเข้าใกล้ 1/4 ของความยาวคลื่นรบกวน ความต้านทานจะมีแนวโน้มเป็นอนันต์

ดังนั้นกราวด์บัสโดยทั่วไป โลก "สกปรก"ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของการรบกวน มีปฏิกิริยาแอคทีฟและอินดัคทีฟ มันเป็นศักย์เท่ากันจากมุมมองของการป้องกันไฟฟ้าช็อตเท่านั้น แต่ไม่ใช่จากมุมมองของการส่งสัญญาณ ดังนั้น หากวงจรที่มีแหล่งกำเนิดและตัวรับสัญญาณมีส่วนของกราวด์ "สกปรก" แรงดันไฟฟ้ารบกวนจะถูกเพิ่มเข้ากับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งสัญญาณและจ่ายให้กับอินพุตของตัวรับสัญญาณ (ดูหัวข้อ "การรบกวนแบบเหนี่ยวนำ" ).

ประเภทของการต่อลงดิน

การออกแบบตัวนำสายดินที่แยกจากกันช่วยให้สามารถเป็นได้ เชื่อมต่อกับพื้นป้องกัน ณ จุดหนึ่งในกรณีนี้ ระบบโลกที่แตกต่างกันเป็นตัวแทนของรังสีของดาวฤกษ์ ซึ่งจุดศูนย์กลางคือการสัมผัสกับบัสกราวด์ป้องกันของอาคาร ด้วยโทโพโลยีนี้ การรบกวนกราวด์สกปรกจึงไม่ไหลผ่านตัวนำกราวด์ที่สะอาด ดังนั้นแม้ว่าระบบสายดินจะถูกแยกออกจากกันและมีชื่อต่างกัน แต่ท้ายที่สุดแล้วระบบทั้งหมดก็เชื่อมต่อกับโลกผ่านทาง ระบบสายดินป้องกัน

ข้อยกเว้นประการเดียวคือที่ดิน "ลอยน้ำ" (ดูมาตรา ที่ดิน "ลอยน้ำ").

การต่อสายดิน

ในระบบอัตโนมัติสามารถใช้รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า เซอร์โวมอเตอร์กำลังขนาดเล็ก โซลินอยด์วาล์ว และอุปกรณ์อื่นๆ ได้ ซึ่งการสิ้นเปลืองกระแสไฟนั้นเกินกว่าการใช้กระแสไฟของโมดูล I/O และตัวควบคุมอย่างมาก วงจรไฟฟ้าของอุปกรณ์ดังกล่าวทำด้วยสายบิดคู่แยกกัน (เพื่อลด การรบกวนที่แผ่ออกมา) หนึ่งในนั้นเชื่อมต่อกับบัสกราวด์ป้องกัน สายไฟร่วมของระบบดังกล่าว (โดยปกติคือสายไฟที่เชื่อมต่อกับขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟ) คือกราวด์ของกำลัง

กราวด์อนาล็อกและดิจิตอล

ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมเป็นแบบแอนะล็อกเป็นดิจิทัล ดังนั้นสาเหตุหนึ่งของข้อผิดพลาดในส่วนอะนาล็อกคือการรบกวนที่เกิดจากส่วนดิจิทัลของระบบ เพื่อป้องกันการรบกวนจากการผ่านวงจรกราวด์ กราวด์ดิจิทัลและแอนะล็อกจึงถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของตัวนำที่ไม่ได้เชื่อมต่อซึ่งเชื่อมต่อเข้าด้วยกันที่จุดร่วมเพียงจุดเดียว เพื่อจุดประสงค์นี้ โมดูล I/O และตัวควบคุมทางอุตสาหกรรมจะมีพินกราวด์แบบอะนาล็อกแยกต่างหาก (A.GND)และดิจิทัล (D.GND).

ที่ดิน "ลอยน้ำ"

กราวด์ "ลอย" เกิดขึ้นเมื่อสายสามัญของส่วนเล็ก ๆ ของระบบไม่ได้เชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับบัสกราวด์ป้องกัน (นั่นคือ กับกราวด์) ตัวอย่างทั่วไปของระบบดังกล่าว ได้แก่ เครื่องมือวัดแบตเตอรี่ ระบบอัตโนมัติของรถยนต์ และระบบออนบอร์ดของเครื่องบินหรือยานอวกาศ สามารถรับกราวด์ "ลอย" ได้โดยใช้ตัวแปลง DC/DC หรือ AC/DC หากขั้วต่อของแหล่งจ่ายไฟสำรองในนั้นไม่ได้ต่อสายดิน โซลูชันนี้ทำให้สามารถขจัดสัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นผ่านสายกราวด์ทั่วไปได้อย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ แรงดันไฟฟ้าโหมดทั่วไปที่อนุญาตสามารถเข้าถึงได้ถึง 300 โวลต์หรือมากกว่า การปราบปรามการผ่านของสัญญาณรบกวนในโหมดทั่วไปไปยังเอาต์พุตของระบบจะกลายเป็นเกือบ 100 เปอร์เซ็นต์ และอิทธิพลของการรบกวนแบบคาปาซิทีฟจะลดลง อย่างไรก็ตาม ที่ความถี่สูง กระแสที่ผ่านตัวเก็บประจุลงกราวด์จะลดข้อดีสองประการสุดท้ายลงอย่างมาก

หากได้รับกราวด์ "ลอย" โดยใช้อุปกรณ์แยกกระแสไฟฟ้าบนออปโตคัปเปลอร์และตัวแปลง DC/DC จะต้องดำเนินมาตรการพิเศษเพื่อป้องกันการสะสมประจุในความจุระหว่างโลกกับกราวด์ "ลอย" ซึ่งอาจนำไปสู่การพังทลาย ของออปโตคัปเปลอร์ (ดูหัวข้อ "การแยกกัลวานิก"และ "ไฟฟ้าสถิต"). ตัวอย่างการก่อตัวของโลก "ลอยน้ำ" แสดงไว้ในรูปที่ 1 3.

ตำนาน: การประชุมใหญ่สามัญ— กราวด์อะนาล็อก ดีจีเอ็นดี— โลกดิจิทัล ข้อมูล— พอร์ตข้อมูลโมดูล (อินพุต/เอาต์พุตข้อมูล) เดา— เอาต์พุตแยก; แม็ก- ความจุเทียบเท่ากับพื้นดิน อีลีคส์— กระแสไฟรั่ว; วีพิต— ขั้วต่อสำหรับเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ

ขา AGND ของโมดูลอินพุตเทอร์โมคัปเปิลไม่ได้เชื่อมต่อกับกราวด์ ช่องว่างที่แสดงตามอัตภาพในภาพของโมดูลเป็นสัญลักษณ์ของการแยกกระแสไฟฟ้าระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ส่วนอะนาล็อกของโมดูลมีความจุเทียบเท่ากับโลหะผสมกราวด์ ซึ่งรวมถึงความจุของวงจรอินพุตถึงกราวด์ ความจุของตัวนำแผงวงจรพิมพ์ถึงกราวด์ ความจุป้อนผ่านของตัวแปลง DC/DC และการแยกกระแสไฟฟ้า ออปโตคัปเปลอร์

ค่าของความจุนี้สามารถอยู่ที่ประมาณ 100 pF หรือมากกว่า เนื่องจากอากาศและไดอิเล็กทริกอื่นๆ ที่ตัวเก็บประจุของโลหะผสมสัมผัสกันไม่มีความต้านทานไฟฟ้าแบบไม่จำกัด ความจุไฟฟ้าจึงสามารถถูกชาร์จอย่างช้าๆ ในช่วงเวลานาทีหรือชั่วโมงโดยกระแสไฟฟ้ารั่ว การรั่วซึมของไฟฟ้าไปยังศักยภาพของวัตถุที่ถูกไฟฟ้า ไฟฟ้าแรงสูง แหล่งจ่ายพลังงาน หรือศักยภาพที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ (ดูหัวข้อ "ไฟฟ้าฟ้าผ่าและบรรยากาศ" และ "ไฟฟ้าคงที่")

ศักยภาพของดินที่ "ลอยอยู่" อาจเกินแรงดันพังทลายของฉนวนออปโตคัปเปลอร์ และทำให้ระบบเสียหายได้

เพื่อเป็นมาตรการป้องกันเมื่อใช้กราวด์ "ลอย" เราสามารถแนะนำให้เชื่อมต่อส่วน "ลอย" กับกราวด์ผ่านความต้านทานตั้งแต่สิบกิโลโอห์มไปจนถึงหลายเมกะโอห์ม วิธีที่สองคือการใช้พลังงานแบตเตอรี่และส่งข้อมูลผ่านสายเคเบิลออปติก

พื้นลอยมักใช้ในเทคนิคการวัดสัญญาณขนาดเล็ก และมักใช้น้อยกว่าในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม .

แบบจำลองส่วนประกอบของระบบอัตโนมัติ

สำหรับการวิเคราะห์และการสังเคราะห์เพิ่มเติมของระบบสายดิน จำเป็นต้องแสดงโครงสร้างของโมดูลของระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม การแสดงนี้ได้มาจากแบบจำลองของโมดูลอินพุตและเอาท์พุตแบบอะนาล็อกและแบบแยกทั่วไปที่แสดงในรูปที่ 1 4, 5 และ 6

มีการใช้สัญลักษณ์ต่อไปนี้ในรูปเหล่านี้: การประชุมใหญ่สามัญ- กราวด์อะนาล็อก ดีจีเอ็นดี- โลกดิจิทัล จีเอ็นดี- กราวด์ของแหล่งจ่ายไฟพอร์ตสื่อสาร ข้อมูล- พอร์ตข้อมูลโมดูล (อินพุต / เอาท์พุตข้อมูล), Ain - อินพุตแบบอะนาล็อก, เดา- เอาต์พุตแยก ดิน- อินพุตแบบไม่ต่อเนื่อง ออก- เอาต์พุตแบบอะนาล็อก, Vpower - ขั้วต่อการเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ; ช่องว่างในภาพโมดูลหมายถึงการแยกกระแสไฟฟ้าระหว่างส่วนที่ "แตกหัก" โมดูลอินพุตแบบอะนาล็อกและเอาต์พุตแบบแยกมีจำหน่ายโดยไม่มีการแยกกระแสไฟฟ้า (รูปที่ 4 a - ตัวอย่างของโมดูลรุ่น CL8AI จาก NILAP) โดยมีการแยกอินพุตแบบอะนาล็อกและไม่มีการแยกเอาต์พุตแบบแยก (รูปที่ 4 b - ตัวอย่างของ ADAM-4016 โมเดลโมดูลจาก Advantech) และมีการแยกทั้งอินพุตแบบอะนาล็อกและเอาต์พุตแบบแยกพร้อมกัน (รูปที่ 4 c - ตัวอย่างโมเดลโมดูล NL8TI จาก NIL AP)

ในทำนองเดียวกัน โมดูลที่มีอินพุตแบบแยกหรือแบบนับและเอาต์พุตแบบแยกสามารถอยู่ได้โดยไม่ต้องมีการแยกกระแสไฟฟ้า (รูปที่ 5 a - ตัวอย่างของโมดูลรุ่น ADAM-4050 จาก Advantech) โดยมีการแยกอินพุต (รูปที่ 5 b - ตัวอย่างของรุ่นโมดูล ADAM4052 จาก Advantech) และมีการแยกทั้งอินพุตและเอาต์พุต (รูปที่ 5 c - ตัวอย่างโมดูล NL16DI จาก NIL AP)

โดยปกติแล้วโมดูลเอาต์พุตแบบอะนาล็อกจะทำโดยมีการแยกเอาต์พุตแบบกัลวานิก (รูปที่ 6) ดังนั้น โมดูล I/O หนึ่งโมดูลสามารถมีพินกราวด์ที่แตกต่างกันได้สูงสุดสามพิน

ในรุ่นในรูป. เพื่อความเรียบง่าย 4, 5 และ 6 ไม่ต้องแสดงความต้านทานอินพุตซึ่งบางครั้งจำเป็นต้องนำมาพิจารณาด้วย

การแยกกัลวานิก

การแยกกัลวานิกวงจรเป็นวิธีการแก้ปัญหาที่รุนแรงสำหรับปัญหาการต่อสายดินส่วนใหญ่ และการใช้งานนี้ได้กลายเป็นมาตรฐานทั่วไปในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม

เพื่อให้เกิดการแยกกัลวานิก (การแยก) จำเป็นต้องจ่ายพลังงานและส่งสัญญาณไปยังส่วนที่แยกได้ของวงจร

พลังงานถูกส่งผ่านหม้อแปลงแยก (ในตัวแปลง DC/DC หรือ AC/DC) หรือใช้แหล่งพลังงานอัตโนมัติ (แบตเตอรี่กัลวานิกและตัวเก็บประจุ) การส่งสัญญาณจะดำเนินการผ่านออปโตคัปเปลอร์และหม้อแปลงไฟฟ้า องค์ประกอบที่เชื่อมต่อด้วยแม่เหล็ก ตัวเก็บประจุ หรือใยแก้วนำแสง

หากต้องการใช้ระบบแยกไฟฟ้าแบบกัลวานิกระบบอัตโนมัติจะแบ่งออกเป็น ระบบย่อยแยกอิสระซึ่งระหว่างนั้นไม่มีตัวนำ (การเชื่อมต่อไฟฟ้า) แต่ละระบบย่อยมีพื้นท้องถิ่นของตัวเอง ระบบย่อยจะต่อสายดินเพื่อความปลอดภัยทางไฟฟ้าและการป้องกันในพื้นที่จากการรบกวนเท่านั้น

ข้อเสียเปรียบหลักของวงจรแยกไฟฟ้าคือ เพิ่มระดับการรบกวนจากตัวแปลง DC/DCซึ่งอย่างไรก็ตาม สำหรับวงจรความถี่ต่ำสามารถทำให้มีขนาดเล็กลงได้โดยใช้การกรองแบบดิจิทัลและแอนะล็อก (ดูหัวข้อ "ลักษณะเฉพาะของการรบกวน") ที่ความถี่สูง ความจุของระบบย่อยถึงกราวด์และความจุระหว่างขดลวดหม้อแปลงเป็นปัจจัยที่จำกัดข้อดีของระบบแยกทางไฟฟ้า ความจุภาคพื้นดินสามารถลดลงได้โดยใช้ สายออปติคัลและลดขนาดทางเรขาคณิตของระบบย่อยที่แยกด้วยไฟฟ้า

ข้อผิดพลาดทั่วไปเมื่อใช้วงจรแยกไฟฟ้าคือการตีความแนวคิดที่ไม่ถูกต้อง "แรงดันไฟฟ้าของฉนวน". โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หากแรงดันไฟฟ้าฉนวนของโมดูลอินพุตคือ 3 kV นี่ไม่ได้หมายความว่าอินพุตสามารถสัมผัสกับแรงดันไฟฟ้าสูงดังกล่าวได้ภายใต้สภาวะการทำงาน

ลองพิจารณาวิธีการอธิบายลักษณะของฉนวน ในวรรณคดีต่างประเทศ มีการใช้มาตรฐานสามประการสำหรับสิ่งนี้: UL 1577, VDE 0884 และ IEC 61010-01แต่คำอธิบายของอุปกรณ์แยกกระแสไฟฟ้าไม่ได้อ้างอิงถึงอุปกรณ์เหล่านั้นเสมอไป ดังนั้นแนวคิดของ "แรงดันไฟฟ้าของฉนวน" จึงถูกตีความอย่างคลุมเครือในคำอธิบายภายในประเทศของอุปกรณ์ต่างประเทศ ข้อแตกต่างที่สำคัญคือในบางกรณี เรากำลังพูดถึงแรงดันไฟฟ้าที่สามารถจ่ายให้กับฉนวนได้อย่างไม่มีกำหนด (แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของฉนวน) ในขณะที่ในกรณีอื่นๆ เรากำลังพูดถึงแรงดันไฟฟ้าทดสอบ (แรงดันไฟฟ้าของฉนวน) ที่จ่ายให้กับตัวอย่างบน เวลาตั้งแต่ 1 นาทีถึงหลายไมโครวินาที แรงดันไฟฟ้าทดสอบอาจสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานถึง 10 เท่า และมีไว้สำหรับการทดสอบแบบเร่งในระหว่างการผลิต เนื่องจากผลกระทบต่อฉนวนที่กำหนดโดยแรงดันไฟฟ้านี้ยังขึ้นอยู่กับระยะเวลาของพัลส์ทดสอบด้วย

โต๊ะ 1 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าในการทำงานและการทดสอบ (ทดสอบ) ตามมาตรฐาน IEC 61010-01. ดังที่เห็นได้จากตาราง แนวคิดต่างๆ เช่น แรงดันไฟฟ้าในการทำงาน ค่าคงที่ ค่าเฉลี่ยรากกำลังสอง หรือแรงดันไฟฟ้าทดสอบค่าสูงสุด อาจแตกต่างกันอย่างมาก

ทดสอบความแข็งแรงทางไฟฟ้าของฉนวนของอุปกรณ์อัตโนมัติในบ้านตาม GOST 51350หรือ GOST R IEC 60950-2002นั่นคือด้วยแรงดันไฟฟ้าไซน์ซอยด์ที่มีความถี่ 50 เฮิรตซ์เป็นเวลา 1 นาทีที่แรงดันไฟฟ้าที่ระบุในคู่มือการใช้งานเป็นแรงดันไฟฟ้าของฉนวน ตัวอย่างเช่น ด้วยแรงดันไฟฟ้าทดสอบฉนวนที่ 2300 V แรงดันไฟฟ้าฉนวนในการทำงานจะอยู่ที่ 300 V เท่านั้น (ตารางที่ 1)

แหล่งที่มาของการรบกวนบนบัสกราวด์

ศูนย์มาตรฐานและการรับรองของรัฐในทุกประเทศทั่วโลกไม่อนุญาตให้มีการผลิตอุปกรณ์ที่เป็นแหล่งสัญญาณรบกวนในระดับสูงที่ยอมรับไม่ได้

อย่างไรก็ตาม ระดับการรบกวนไม่สามารถทำให้เท่ากับศูนย์ได้ นอกจากนี้ ในทางปฏิบัติ มีแหล่งที่มาของสัญญาณรบกวนค่อนข้างมากที่เกี่ยวข้องกับการทำงานผิดปกติหรือการใช้อุปกรณ์ที่ไม่ผ่านการรับรอง

ในรัสเซียระดับการรบกวนที่อนุญาตและความต้านทานของอุปกรณ์ต่อผลกระทบนั้นเป็นมาตรฐาน GOST R 51318.14.1, GOST R 51318.14.2, GOST R 51317.3.2, GOST R 51317.3.3, GOST R 51317.4.2, GOST 51317.4.4, GOST R 51317.4.11, GOST R 51522, GOST R 50648

เมื่อออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เพื่อลดระดับการรบกวน จะใช้ฐานองค์ประกอบพลังงานขนาดเล็กที่มีความเร็วขั้นต่ำเพียงพอ และยังฝึกการลดความยาวของตัวนำและการป้องกันด้วย

ลักษณะการรบกวน

ลักษณะสำคัญของการรบกวนคือการขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของพลังงานสเปกตรัมของการรบกวนความถี่

การรบกวนที่ส่งผลต่อระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมมีสเปกตรัมตั้งแต่ความถี่ศูนย์ถึงหลายกิกะเฮิรตซ์ (รูปที่ 7) การรบกวนที่อยู่ในพาสแบนด์ของวงจรแอนะล็อกมีความถี่สูงถึงหลายสิบกิโลเฮิรตซ์ วงจรดิจิทัลอาจถูกรบกวนในแบนด์วิดท์ที่สูงถึงหลายร้อยเมกะเฮิรตซ์ การรบกวนในช่วงกิกะเฮิรตซ์ไม่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อระบบอัตโนมัติ อย่างไรก็ตาม หลังจากตรวจพบองค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้น จะทำให้เกิดการรบกวนความถี่ต่ำซึ่งอยู่ภายในขอบเขตของสเปกตรัมที่รับรู้

วงจรสัญญาณและกราวด์ของระบบอัตโนมัติมีการรบกวนที่เป็นไปได้อย่างเต็มรูปแบบ อย่างไรก็ตาม เฉพาะการรบกวนที่มีความถี่อยู่ภายในแบนด์วิธของระบบอัตโนมัติเท่านั้นที่ได้รับผลกระทบ ค่ารากเฉลี่ยกำลังสองของแรงดันไฟฟ้ารบกวน (หรือกระแส) E ของการรบกวนถูกกำหนดโดยความกว้างของสเปกตรัม:

โดยที่: e2 (f) - ความหนาแน่นของพลังงานสเปกตรัมของการรบกวน, V2/Hz; fн และ fв คือขอบเขตล่างและบนของสเปกตรัมการรบกวน ในกรณีเฉพาะเมื่อ e2 (f) ขึ้นอยู่กับความถี่อย่างอ่อน ความสัมพันธ์ข้างต้นจะถูกทำให้ง่ายขึ้น:

ดังนั้นเพื่อลดอิทธิพลของการรบกวนต่อระบบอัตโนมัติจึงจำเป็นต้องจำกัดแบนด์วิดท์ (fв - fн) ของโมดูลอินพุตและเอาต์พุตแบบอะนาล็อกให้แคบลง ตัวอย่างเช่น หากค่าคงที่เวลาของเซ็นเซอร์ τ เท่ากับ 0.3 วินาที ซึ่งสอดคล้องกับแบนด์วิธของสัญญาณโดยประมาณ

จากนั้นการจำกัดแบนด์วิดท์ของโมดูลอินพุตไว้ที่ 0.5 Hz จะลดระดับการรบกวนและเพิ่มความแม่นยำในการวัด ลดข้อกำหนดสำหรับการต่อสายดิน การป้องกัน และการติดตั้งระบบ อย่างไรก็ตาม ตัวกรองจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดแบบไดนามิกในผลลัพธ์การวัด โดยขึ้นอยู่กับความถี่ (สเปกตรัม) ของสัญญาณอินพุต ดังตัวอย่างในรูป รูปที่ 8 แสดงการขึ้นต่อกันของข้อผิดพลาดในการวัดของโมดูล RealLab! ซีรีย์ NL เกี่ยวกับความถี่: ด้วยความถี่สัญญาณอินพุต 0.5 Hz (ดังตัวอย่างที่อยู่ระหว่างการพิจารณา) ข้อผิดพลาดที่เกิดจากตัวกรองคือ -0.05%

สัญญาณรบกวนที่ทรงพลังที่สุดในระบบอัตโนมัติคือความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ 50 Hz ดังนั้นเพื่อระงับมันจึงใช้ตัวกรองย่านความถี่แคบปรับอย่างแม่นยำ (โดยใช้ควอตซ์) เป็นความถี่ 50 Hz ในรูป รูปที่ 9 แสดงเป็นตัวอย่างการตอบสนองความถี่แอมพลิจูด (AFC) ของตัวกรองดิจิทัลที่ใช้ในโมดูล NL แบบอะนาล็อก: ตัวกรองได้รับการกำหนดค่าในลักษณะที่จะลดทอนสัญญาณรบกวนด้วยความถี่ 50 เฮิรตซ์ถึง 120 เดซิเบล (ขนาด 6 ลำดับ ). ควรสังเกตว่าข้อผิดพลาดแบบไดนามิกเป็นลักษณะของวิธีการทั้งหมดที่รู้จักกันดีในการลดสัญญาณรบกวนประเภทปกติ แม้ว่าจะไม่ได้ระบุไว้ในลักษณะของโมดูลแอนะล็อกบ่อยครั้ง ซึ่งอาจทำให้ผู้ใช้เข้าใจผิดได้

หากความเฉื่อยของเซ็นเซอร์หรือระบบควบคุมมีค่ามากกว่านั้น (เช่น เมื่อเซ็นเซอร์อยู่ในเตาเผา เวลาในการเข้าสู่โหมดการทำงานคือหลายชั่วโมง) อาจเป็นไปได้ที่จะลดข้อกำหนดสำหรับระดับของ รบกวนโดยการแนะนำขั้นตอนสำหรับการวัดหลายครั้งและการกรองแบบดิจิทัลเพิ่มเติมในตัวควบคุมควบคุมหรือคอมพิวเตอร์ โดยทั่วไป ยิ่งใช้เวลาในการวัดนานเท่าไร สัญญาณรบกวนพื้นหลังก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น

ควรสังเกตว่าการมีตัวกรองไม่ได้ป้องกันการรบกวนเสมอไป ตัวอย่างเช่น หากมีการตรวจจับหรือแก้ไขการรบกวนความถี่สูงก่อนที่จะถึงอินพุตโมดูลอินพุต ส่วนประกอบที่ไม่เชิงเส้นจึงแยกส่วนประกอบคงที่หรือความถี่ต่ำออกจากสัญญาณรบกวน ซึ่งตัวกรองโมดูลอินพุตไม่สามารถลดทอนได้อีกต่อไป . องค์ประกอบไม่เชิงเส้นสามารถเป็นตัวอย่างเช่น หน้าสัมผัสของโลหะที่ไม่เหมือนกัน ไดโอดป้องกัน ซีเนอร์ไดโอด และวาริสเตอร์

การรบกวนจากเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟ

เครือข่ายจ่ายไฟ 220/380 V ที่มีความถี่ 50 Hz และอุปกรณ์จ่ายไฟที่เชื่อมต่ออยู่เป็นแหล่งสัญญาณรบกวนต่อไปนี้:

พื้นหลังด้วยความถี่ 50 Hz;
แรงดันไฟกระชากจากการปล่อยฟ้าผ่า (รูปที่ 10 ก)
การแกว่งแบบหน่วงระยะสั้นเมื่อเปลี่ยนโหลดอุปนัย (รูปที่ 10 b)
สัญญาณรบกวนความถี่สูง(ตัวอย่างเช่น การรบกวนจากสถานีวิทยุที่ทำงาน) ซ้อนทับบนไซนัสอยด์ 50 Hz (รูปที่ 10 c)
สัญญาณรบกวนความถี่อินฟราเรดต่ำ,แสดงให้เห็นว่าความไม่แน่นอนในช่วงเวลาของค่ารูตเฉลี่ยกำลังสองของแรงดันไฟหลัก (รูปที่ 11)
การบิดเบือนรูปร่างไซนัสอยด์ในระยะยาวและฮาร์โมนิคเมื่อแกนหม้อแปลงอิ่มตัวและด้วยเหตุผลอื่น

สาเหตุและแหล่งที่มาของสัญญาณรบกวนเครือข่ายอาจเป็นฟ้าผ่าเมื่อชนสายไฟ การเปิดหรือปิดเครื่องใช้ไฟฟ้า ตัวควบคุมพลังงานไทริสเตอร์ รีเลย์ โซลินอยด์วาล์ว มอเตอร์ไฟฟ้า อุปกรณ์เชื่อมไฟฟ้า ฯลฯ

กระแสรบกวนไหลผ่านสายร่วมของแหล่งพลังงานและอิเล็กโทรดกราวด์ (รูปที่ 12) ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้ารบกวนตกคร่อมความต้านทาน ซึ่งจะกล่าวถึงในส่วนต่อไปนี้ (ในรูปที่ 12 ส่วนเหล่านี้ของวงจรคือ เน้นด้วยเส้นหนา) กระแสรบกวนสามารถปิดได้จริงไม่ใช่ที่สถานีย่อย แต่ผ่านความต้านทานภายในของเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่น ๆ ที่เชื่อมต่อกับเครือข่ายไฟฟ้าตลอดจนผ่านความจุของสายเคเบิล

การรบกวนที่สำคัญที่สุดที่เจาะเข้าไปในบัสกราวด์จากเครือข่าย 220 V (50 Hz) คือกระแสประจุไฟฟ้าที่ไหลผ่านความจุไฟฟ้าระหว่างขดลวดมอเตอร์และตัวเรือน กระแสระหว่างขดลวดหลักของหม้อแปลงและแกนกลาง และกระแสผ่านตัวเก็บประจุตัวกรองเครือข่าย

เส้นทางของกระแสรบกวนผ่านความจุระหว่างขดลวดปฐมภูมิของหม้อแปลงและแกน Spar3 ที่ต่อสายดินจะแสดงในรูปที่ 1 12. กระแสนี้ยังไหลผ่านสายร่วมของแหล่งจ่ายไฟและอิเล็กโทรดกราวด์

การปรากฏตัวของความจุนำไปสู่ความจริงที่ว่าเครื่องใช้ไฟฟ้า "ช็อต" ที่ไม่มีเหตุผล ในกรณีที่ไม่มีการต่อสายดิน ศักยภาพของกล่องโลหะของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย 220 V จะมีช่วงตั้งแต่หลายสิบถึง 220 V ขึ้นอยู่กับความต้านทานการรั่วไหลของสายดิน ดังนั้นตัวเรือนของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย 220 V จะต้องต่อสายดิน

เมื่อใช้คอนเวอร์เตอร์ DC/DC และ AC/DC การรบกวนแบบคาปาซิทีฟและอินดัคทีฟจากเครื่องกำเนิดของคอนเวอร์เตอร์เองจะถูกเพิ่มไปยังแหล่งกำเนิดเสียงรบกวน ดังนั้น โดยทั่วไป ระดับเสียงรบกวนบนสายทั่วไปในคอนเวอร์เตอร์ DC/DC และ AC/DC จะสูงกว่าแหล่งกำเนิดที่มีหม้อแปลงไฟฟ้าแบบธรรมดา แม้ว่าค่าความจุพาสทรู Cpar1 ในคอนเวอร์เตอร์จะลดลงเหลือเพียงไม่กี่พิโคฟารัดเมื่อเปรียบเทียบ ถึงหลายร้อย picofarad สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังแบบธรรมดา หม้อแปลงไฟฟ้า

เพื่อลดการแทรกซึมของการรบกวนในแหล่งจ่ายไฟจึงใช้การป้องกันขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิของหม้อแปลงแยกกันรวมทั้งการแยกสัญญาณและกราวด์เฟรม (รูปที่ 13)

ฟ้าผ่าและไฟฟ้าบรรยากาศ

ฟ้าผ่าเป็นหนึ่งในสาเหตุทั่วไปของแรงดันไฟฟ้าเกินที่ไม่พึงประสงค์ การหยุดชะงัก และความล้มเหลวในระบบอัตโนมัติ ประจุที่สะสมอยู่ในเมฆมีศักยภาพประมาณหลายล้านโวลต์เมื่อเทียบกับพื้นผิวโลกและเป็นประจุลบ ระยะเวลาของการปล่อยฟ้าผ่าโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 0.2 วินาที แทบจะไม่ถึง 1...1.5 วินาที ระยะเวลาของขอบนำของพัลส์คือตั้งแต่ 3 ถึง 20 μs กระแสคือหลายพันแอมแปร์และสูงถึง 100 kA (รูปที่ 14) อุณหภูมิในช่องสูงถึง 20,000°C เกิดสนามแม่เหล็กอันทรงพลังและคลื่นวิทยุปรากฏขึ้น ฟ้าผ่ายังสามารถเกิดขึ้นได้ในช่วงพายุฝุ่น พายุหิมะ และภูเขาไฟระเบิด ความถี่ของการเกิดฟ้าผ่าบนอาคารที่มีความสูง 20 ม. และขนาด 100x100 ม. ในแผนคือ 1 ครั้งใน 5 ปี และสำหรับอาคารที่มีขนาดประมาณ 10x10 ม. - 1 ครั้งใน 50 ปี (RD 34.21.122-87) .

จำนวนฟ้าผ่าโดยตรงที่หอส่งสัญญาณโทรทัศน์ Ostankino สูง 540 ม. คือ 30 ครั้งต่อปี เพื่อป้องกันฟ้าผ่าโดยตรง มีการใช้สายล่อฟ้าซึ่งประกอบด้วยพิน (สายล่อฟ้า) ที่อยู่เหนืออาคาร ตัวนำสายดิน และตัวนำที่เชื่อมต่อไว้ ระบบสายล่อฟ้าเป็นเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำเพื่อให้กระแสฟ้าผ่าเดินทางลงสู่พื้นดิน โดยเลี่ยงโครงสร้างอาคาร สายล่อฟ้าควรอยู่ห่างจากอาคารมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อลดผลกระทบของการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน และในขณะเดียวกันก็อยู่ใกล้พอที่จะป้องกันอาคารจากฟ้าผ่าโดยตรง สำหรับอาคารที่มีพื้นที่หลังคาขนาดใหญ่ จะมีการติดตั้งสายล่อฟ้าบนหลังคาและต่อเข้าด้วยกันและต่อเข้ากับอิเล็กโทรดกราวด์ด้วยแถบเหล็ก

ตัวนำสายดินของสายล่อฟ้าทำแยกจากสายดินป้องกันของอาคาร แต่เชื่อมต่อทางไฟฟ้าเข้ากับสายล่อฟ้าเพื่อทำให้ศักย์ไฟฟ้าเท่ากันและกำจัดประกายไฟที่อาจเกิดขึ้น (RD 34.21.122-87)

กระแสฟ้าผ่าที่ไหลผ่านพื้นทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตกในนั้น ซึ่งสามารถสร้างความเสียหายให้กับไดรเวอร์อินเทอร์เฟซได้ หากไม่ได้แยกกระแสไฟฟ้าและตั้งอยู่ในอาคารที่แตกต่างกัน (ที่มีตัวนำสายดินต่างกัน)

ในสายส่งไฟฟ้า กระแสฟ้าผ่าจะได้รับจากลวดป้องกัน ซึ่งนำฟ้าผ่าลงดินผ่านอิเล็กโทรดกราวด์ ลวดป้องกันถูกดึงเหนือสายเฟส แต่พัลส์แรงเคลื่อนไฟฟ้าถูกเหนี่ยวนำให้เกิดบนสายเฟสเนื่องจากปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า พัลส์นี้ส่งผ่านไปยังสถานีย่อยหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งจะถูกลดทอนลงด้วยช่องว่างประกายไฟ พัลส์ที่เหลือจะผ่านเข้าไปในสายผู้บริโภค (รูปที่ 10 a) และผ่านหม้อแปลงไฟฟ้าไปยังวงจรกราวด์ของระบบอัตโนมัติ (รูปที่ 12)

ระบบอัตโนมัติได้รับผลกระทบจากฟ้าผ่าผ่านพัลส์แม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งสามารถทำลายอุปกรณ์แยกกระแสไฟฟ้าและเผาสายไฟที่มีหน้าตัดขนาดเล็กด้วยกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเนื่องจากปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติประการที่สองที่เกี่ยวข้องกับพายุฝนฟ้าคะนองคือไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ ศักย์ไฟฟ้าของเมฆฝนฟ้าคะนองในช่วงฝนตกอาจมีค่าได้หลายสิบล้านหรือแม้แต่สูงถึง 1 พันล้านโวลต์ เมื่อความแรงของสนามไฟฟ้าระหว่างเมฆและพื้นผิวโลกสูงถึง 500...1,000 V/m การปล่อยกระแสไฟฟ้าจะเริ่มจากวัตถุมีคม (เสากระโดง ท่อ ต้นไม้ ฯลฯ)

ความแรงของสนามไฟฟ้าสูงที่เกิดจากไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศสามารถเหนี่ยวนำประจุในวงจร "ลอย" ที่มีความต้านทานฉนวนสูงถึงกราวด์หลายพันโวลต์ และนำไปสู่การพังทลายของออปโตคัปเปลอร์ในโมดูลแยกกระแสไฟฟ้า เพื่อป้องกันไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ จะต้องวางวงจรไฟฟ้าที่แยกได้ซึ่งไม่มีเส้นทางลงกราวด์ที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำไว้ในแผงป้องกันไฟฟ้าสถิตที่มีการต่อสายดิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เครือข่ายอุตสาหกรรมถูกวางด้วยสายคู่บิดเกลียวที่มีฉนวนหุ้ม ชีลเคเบิลต้องต่อสายดินที่จุดเดียวเท่านั้น (ดูหัวข้อย่อย "ชีลด์สายสัญญาณกราวด์")

ควรสังเกตว่าสายล่อฟ้าซึ่งทำหน้าที่ป้องกันฟ้าผ่าโดยตรง ไม่สามารถลดความเข้มของสนามไฟฟ้าของประจุในชั้นบรรยากาศได้อย่างมีนัยสำคัญ และไม่ได้ป้องกันอุปกรณ์จากพัลส์แม่เหล็กไฟฟ้ากำลังแรงในระหว่างเกิดพายุฝนฟ้าคะนองในทางใดทางหนึ่ง

ไฟฟ้าสถิต

ไฟฟ้าสถิตเกิดขึ้นกับวัสดุอิเล็กทริก ปริมาณประจุขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ถูวัสดุและขนาดของพื้นผิวสัมผัส ตัวอย่างของการถูร่างกายอาจเป็น:

สายพานขับ;
สายพาน;
เสื้อผ้าและรองเท้าสังเคราะห์ในร่างกายมนุษย์
การไหลของอนุภาคของแข็งที่ไม่นำไฟฟ้า (ฝุ่น) ก๊าซหรืออากาศผ่านหัวฉีด
การเคลื่อนตัวของของเหลวที่ไม่นำไฟฟ้าที่เติมลงในถัง
ยางรถยนต์ที่กลิ้งบนถนนที่ไม่นำไฟฟ้า
ลูกกลิ้งยางใต้เก้าอี้เมื่อเคลื่อนย้ายเก้าอี้บนพื้นที่ไม่นำไฟฟ้า

ตัวขับสายพานซึ่งประกอบด้วยสายพานอิเล็กทริกและรอกสองตัว เป็นตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิต

ศักยภาพของประจุไฟฟ้าสถิตบนสายพานสามารถสูงถึง 60...100 kV และช่องว่างอากาศที่จะทะลุได้คือ 9 ซม. ดังนั้นในอุตสาหกรรมที่ระเบิดได้ (ลิฟต์ โรงสี) สายพานจึงถูกนำมาใช้กับสารเติมแต่งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าหรือการทำให้เป็นโลหะ หากต้องการกำจัดประจุออกจากสายพานและวัตถุที่ถูกไฟฟ้าอื่นๆ ให้ใช้หวีโลหะหรือแปรงโลหะที่มีสายดินและมีสปริงซึ่งสัมผัสกับพื้นผิวที่เคลื่อนไหว

สายพานลำเลียงถูกไฟฟ้าแย่กว่าสายพานขับเคลื่อนเนื่องจากความเร็วของสายพานต่ำกว่า

วิธีที่สอง ป้องกันไฟฟ้าสถิตย์คือการติดตั้งเครื่องทำความชื้นในห้องเพื่อให้ได้ความชื้นมากกว่า 50%

เพื่อลดประจุบนร่างกายมนุษย์ ข้อมือของพนักงานจะต้องต่อสายดิน พื้นที่เป็นสื่อไฟฟ้า เสื้อผ้าที่เป็นสื่อไฟฟ้า และสร้างความชื้นในอากาศ

ผลลัพธ์ของการเกิดประจุไฟฟ้าสถิตอาจเป็นการพังทลายของขั้นตอนการป้อนข้อมูลของระบบการวัด, ลักษณะของเส้นบนจอภาพ CRT, การเปลี่ยนฟลิปฟล็อปไปเป็นสถานะอื่น, กระแสข้อผิดพลาดในระบบดิจิทัล, การพังทลายของ ฉนวนของวงจรไฟฟ้าแยกที่มีความต้านทานต่อกราวด์สูง และการจุดระเบิดของส่วนผสมที่ระเบิดได้

เพื่อปกป้องระบบอัตโนมัติจากความล้มเหลวที่เกิดจากไฟฟ้าสถิต จึงมีการใช้แผงป้องกันไฟฟ้าสถิตที่เชื่อมต่อกับกราวด์ของแผงป้องกัน เช่นเดียวกับตัวแปลงอินเทอร์เฟซที่มีการป้องกันไฟฟ้าสถิต (เช่น ตัวแปลงอินเทอร์เฟซ NL_232C มีการป้องกันประจุไฟฟ้าสถิตที่มีศักยภาพสูงถึง ±8 kV ตามมาตรฐาน IEC 1000 -4-2)

ดำเนินการรบกวน

รถกระบะนำไฟฟ้า- นี่คือสัญญาณรบกวนที่ส่งจากวงจรไฟฟ้าข้างเคียงซึ่งไม่ผ่านสนามแม่เหล็กไฟฟ้า แต่โดยการถ่ายโอนกระแสไฟฟ้าไปตามตัวนำร่วมที่ทั้งสองวงจร ส่วนใหญ่ผ่านส่วนทั่วไปของวงจรกราวด์หรือวงจรกำลัง โดยทั่วไป แหล่งที่มาของสัญญาณรบกวนที่ดำเนินการคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า วงจรกระแสสูง ส่วนดิจิทัลของวงจรแอนะล็อกเป็นดิจิทัล รีเลย์ ตัวแปลง DC/D และ AC/DC สเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่มีกำลังพัลส์ เตาหลอมกำลังสูงพร้อม PWM การควบคุม ตลอดจนการรบกวนจากกำลังไฟฟ้าของเครือข่ายที่ไหลผ่านส่วนกราวด์ร่วม และการรบกวนความถี่การแปลงของเครื่องสำรองไฟ (UPS)

สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของเสียงรบกวนในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมคือการต่อสายดินที่ไม่เหมาะสม

ลองดูตัวอย่าง (รูปที่ 15) กระแสไฟของแหล่งจ่ายไฟสำหรับชิ้นส่วนดิจิทัลของโมดูลอินพุต I pom จะผ่านส่วนทั่วไปของเส้นลวดซึ่งมีความต้านทาน Rtotal และสร้างแรงดันเสียงรบกวนที่ลดลง Vpom หากอินพุตแบบอะนาล็อกของโมดูลอินพุตเชื่อมต่อกับแหล่งสัญญาณไม่ถูกต้อง (แสดงเป็นเส้นกากบาทในรูปที่ 15a) ผลรวมของแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณที่วัดได้และแรงดันเสียงรบกวน Ec + Vpom จะถูกนำไปใช้กับอินพุตของโมดูล

ด้วยการเชื่อมต่ออินพุต "-" ของโมดูลกับแหล่งสัญญาณที่ถูกต้องมากขึ้น (ในรูปที่ 15 แสดงด้วยเส้นประ) อินพุตโมดูลจะได้รับผลกระทบจากการรบกวนในโหมดทั่วไป Vpom ซึ่งหากเป็นโหมดทั่วไป ค่าสัมประสิทธิ์การปราบปรามสัญญาณไม่เพียงพอ อาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดในผลการวัดได้ เพื่อกำจัดแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดทั้งสอง ต้องทำการเชื่อมต่อระหว่างกราวด์อนาล็อกและดิจิทัลที่จุดร่วมจุดเดียว (รูปที่ 15 b) ในกรณีนี้แรงดันไฟตกบนตัวนำกราวด์จะไม่ส่งผลกระทบต่อส่วนอะนาล็อกของโมดูล แต่อย่างใด

การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าปรากฏขึ้นเนื่องจากปรากฏการณ์การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า: ในวงจรนำไฟฟ้าที่อยู่ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำจะปรากฏขึ้นหากวงจรเปิดอยู่ หรือกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำหากวงจรปิดอยู่ แหล่งที่มาของสนามรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าอาจเป็นโมเด็มวิทยุ, โทรศัพท์วิทยุ, เครื่องทวนสัญญาณวิทยุ, สถานีวิทยุ, เครื่องส่งเซลลูล่าร์บนหลังคาอาคาร, มอเตอร์ที่มีแปรงประกายไฟ, เครื่องเชื่อมไฟฟ้า, รถราง, หลอดฟลูออเรสเซนต์, ตัวควบคุมไทริสเตอร์ คอมพิวเตอร์ สถานีวิทยุและโทรทัศน์ โทรศัพท์มือถือ ส่วนดิจิทัลของระบบการวัด รีเลย์ควบคุม การแผ่รังสีคลื่นสั้นคอสมิก ฟ้าผ่า ฯลฯ

แหล่งที่มาของการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าอาจเป็นระบบย่อยดิจิทัล (แยก) ของระบบอัตโนมัติเช่นคอมพิวเตอร์, รีเลย์, ไทริสเตอร์, เอาต์พุตอันทรงพลังของโมดูลแยก เครื่องส่งสัญญาณไฟเบอร์ออปติกยังเป็นแหล่งสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่แข็งแกร่งเนื่องจากใช้กระแสไฟฟ้าสูงและทำงานที่ความถี่สูง การรบกวนถูกปล่อยออกมาโดยใช้ตัวนำสุ่มที่สร้างไดโพลหรือเสาอากาศแบบวนซ้ำ เสาอากาศแบบไดโพลเป็นแหล่งกำเนิดของสนามไฟฟ้าส่วนใหญ่ในบริเวณใกล้เคียง ในขณะที่เสาอากาศแบบวงแหวนเป็นแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็ก ห่างไกลจากแหล่งกำเนิดดังกล่าวไม่มีสนามที่โดดเด่น แต่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตามขวาง ระบบจริงสร้างเสาอากาศแผ่รังสีจำนวนมากซึ่งประกอบด้วยตัวนำ เคเบิล และพื้นผิวโลหะต่างๆ

การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นกับวัตถุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าทั้งหมดซึ่งในกรณีนี้มีบทบาทเป็นเสาอากาศ พลังของการรบกวนที่เกิดขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับพื้นที่ของวงจรที่ตัวนำครอบคลุมหรือตามความยาวของเส้นลวด สัญญาณรบกวนที่เกิดขึ้นในเสาอากาศดังกล่าวสามารถส่งสัญญาณแบบนำไฟฟ้าไปยังวงจรสัญญาณหรือกราวด์ ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในวงจรดิจิตอลหรือข้อผิดพลาดในการส่งสัญญาณในวงจรอะนาล็อก

เครื่องรับสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่พบบ่อยที่สุดคือสายยาว: วงจรกราวด์, เครือข่ายอุตสาหกรรม (บัสภาคสนาม), สายเคเบิลที่เชื่อมต่อเซ็นเซอร์และโมดูลอินพุตแบบอะนาล็อก, สายสื่อสารข้อมูล อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการปกป้องสายเคเบิลของระบบอัตโนมัติจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า เครื่องรับสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า“ ปลอมตัว” คือโครงสร้างโลหะในอาคาร: ชั้นวางโลหะ, หน้าต่างที่มีกรอบโลหะ, ท่อจ่ายน้ำและความร้อนของอาคาร, การต่อสายดินของวงป้องกันของอาคาร ฯลฯ

วิธีการหลักในการต่อสู้กับสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าคือการลดพื้นที่ของวงจรที่ได้รับการรบกวนและใช้วิธีการส่งสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียลร่วมกับสายคู่บิด

อย่างไรก็ตาม แม้ในวงจรที่มีพื้นที่ขนาดเล็ก ก็อาจเกิดการรบกวนขนาดใหญ่ได้หากเกิดข้อผิดพลาดระหว่างการติดตั้ง ดังแสดงในรูปที่ 1 16: กระแสรบกวนเกิดขึ้นที่โครงโลหะของชั้นวาง (ตาราง) อิปอมจากแหล่งที่มา I1ซึ่งทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเพิ่มเติม วีปอมในการหมุนครั้งที่สองของสายไฟ กล่าวคือ สัญญาณรบกวนจะถูกแปลงผ่านการหมุนลัดวงจรที่เกิดจากโครงชั้นวาง

วิธีการต่อสายดิน

เทคนิคการต่อสายดินในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมมีความแตกต่างกันอย่างมากระหว่างวงจรไฟฟ้าควบคู่และวงจรแยกไฟฟ้า

วิธีการส่วนใหญ่ที่อธิบายไว้ในเอกสารอ้างอิงถึงวงจรไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งส่วนแบ่งดังกล่าวได้ลดลงอย่างมากเมื่อเร็วๆ นี้ เนื่องจากราคาตัวแปลง DC/DC ลดลงอย่างมาก

การต่อลงดินของวงจรที่ต่อด้วยไฟฟ้า

ตัวอย่างของวงจรไฟฟ้าคู่คือการเชื่อมต่อแหล่งกำเนิดและตัวรับสัญญาณมาตรฐาน 0...5 V (รูปที่ 17, 18)

เพื่ออธิบายวิธีการต่อสายดินอย่างถูกต้อง ให้พิจารณาตัวเลือกการติดตั้งที่ไม่ถูกต้อง (รูปที่ 17) และการติดตั้งที่ถูกต้อง (รูปที่ 18)

ในรูป 17. มีข้อผิดพลาดดังต่อไปนี้:

กระแสโหลดหนัก (มอเตอร์กระแสตรง) จะไหลบนกราวด์บัสเดียวกันกับสัญญาณ ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตกคร่อม Vเอิร์ธ;
ใช้การเชื่อมต่อแบบขั้วเดียวของเครื่องรับสัญญาณ ไม่ใช่ส่วนต่าง
โมดูลอินพุตถูกใช้โดยไม่มีการแยกกระแสไฟฟ้าของชิ้นส่วนดิจิตอลและอนาล็อก ดังนั้นกระแสไฟของชิ้นส่วนดิจิตอลที่มีสัญญาณรบกวนจึงไหลผ่านเอาท์พุต การประชุมใหญ่สามัญและสร้างแรงดันไฟฟ้ารบกวนเพิ่มเติมตกคร่อมความต้านทาน R1.

เพื่อขจัดข้อเสียเปรียบนี้ บัสทองแดงขนาดใหญ่สามารถใช้เป็นตัวนำกราวด์ได้ แต่จะเป็นการดีกว่าถ้าทำการกราวด์ดังแสดงในรูปที่ 1 18:

กล่าวคือ:

เชื่อมต่อวงจรกราวด์ทั้งหมดไว้ที่จุดเดียว (ในกรณีนี้คือกระแสรบกวน ไอเอ็ม R1);
เชื่อมต่อตัวนำสายดินของเครื่องรับสัญญาณเข้ากับจุดร่วมเดียวกัน (ในกรณีนี้คือกระแสไฟฟ้า เอาล่ะไม่ไหลผ่านการต้านทานอีกต่อไป R1และแรงดันตกคร่อมความต้านทานของตัวนำ R2ไม่เพิ่มแรงดันเอาต์พุตของแหล่งสัญญาณ โว้ต).

กฎทั่วไปในการลดการเชื่อมต่อผ่านสายกราวด์ทั่วไปคือการแบ่งดินแดนออกเป็น อนาล็อก, ดิจิตอล, กำลังและ ป้องกันตามมาด้วยการเชื่อมต่อเพียงจุดเดียว

อาจมีจุดต่อสายดินได้หลายจุดหากโครงสร้างของวงจรดังกล่าวไม่ทำให้เกิดลักษณะของส่วนของกราวด์ "สกปรก" ในวงจรที่มีแหล่งสัญญาณและเครื่องรับ และหากวงจรปิดที่ได้รับการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ได้เกิดขึ้น วงจรกราวด์

ข้อเสียของวิธีการแยกตัวนำกราวด์คือประสิทธิภาพต่ำที่ความถี่สูงเมื่อการเหนี่ยวนำร่วมกันระหว่างตัวนำกราวด์ที่อยู่ติดกันมีบทบาทอย่างมากซึ่งจะแทนที่การเชื่อมต่อกัลวานิกกับอุปนัยเท่านั้นโดยไม่ต้องแก้ไขปัญหาโดยรวม

ความยาวตัวนำที่ยาวขึ้นยังทำให้ความต้านทานต่อสายดินเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญที่ความถี่สูง

ดังนั้นการต่อสายดินที่จุดหนึ่งจึงถูกใช้ที่ความถี่สูงถึง 1 MHz สูงกว่า 10 MHz จะดีกว่าการต่อสายดินหลายจุดและในช่วงกลางตั้งแต่ 1 ถึง 10 MHz ควรใช้วงจรจุดเดียวหากตัวนำที่ยาวที่สุดใน วงจรกราวด์น้อยกว่า 1/20 ของความยาวคลื่นรบกวน

มิฉะนั้นจะใช้วงจรหลายจุด การต่อสายดินแบบจุดเดียวมักใช้ในการใช้งานทางทหารและอวกาศ

การต่อลงดินของวงจรแยกไฟฟ้า

วิธีแก้ปัญหาที่รุนแรงสำหรับปัญหาที่อธิบายไว้ (รูปที่ 17 และ 18) คือการใช้การแยกกัลวานิกโดยมีการต่อกราวด์แยกส่วนดิจิทัล อะนาล็อก และกำลังของระบบ (รูปที่ 19)

ส่วนจ่ายไฟมักจะต่อสายดินผ่านบัสกราวด์ป้องกัน การใช้การแยกกระแสไฟฟ้าทำให้สามารถแยกกราวด์แอนะล็อกและดิจิทัลได้ และในทางกลับกัน จะช่วยลดการไหลของกระแสรบกวนจากกราวด์กำลังและกราวด์ดิจิทัลผ่านกราวด์แอนะล็อก

สามารถเชื่อมต่อกราวด์แบบอะนาล็อกเข้ากับกราวด์นิรภัยผ่านตัวต้านทานได้ แร็กนด์(สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม ดูหัวข้อ "โลกลอย" และ "การแยกกัลวานิก")

แผงป้องกันสายสัญญาณกราวด์

ปัญหาการส่งสัญญาณผ่านสายเคเบิลมีรายละเอียดอยู่ในงาน ในที่นี้เราจะพิจารณาเฉพาะการต่อสายดินเท่านั้นเมื่อส่งสัญญาณผ่านสายคู่ป้องกันแบบบิดเกลียว เนื่องจากกรณีนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม

เนื่องจากความยาวของสายสัญญาณมักจะยาวหลายสิบหรือหลายร้อยเมตร จึงจะต้องได้รับการปกป้องจากสนามแม่เหล็กสลับ (โดยใช้สายคู่ตีเกลียว) ประจุไฟฟ้าสถิต และการรบกวนแบบคาปาซิทีฟ (การป้องกัน)

หากความถี่รบกวนไม่เกิน 1 MHz จะต้องต่อสายดินด้านเดียว หากต่อสายดินทั้งสองด้าน (รูปที่ 20) จะเกิดวงจรปิดซึ่งจะทำหน้าที่เป็นเสาอากาศรับสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (ในรูปที่ 20 เส้นทางของกระแสรบกวนจะแสดงด้วยเส้นประ)

กระแสรบกวนที่ไหลผ่านตะแกรงสายเคเบิลจะทำให้เกิดการรบกวนที่แกนกลางของสายเคเบิลผ่านการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน

หากจุดต่อสายดินของปลายสายเคเบิลแยกจากกันเป็นระยะทางพอสมควร อาจมีความต่างศักย์เกิดขึ้นระหว่างจุดเหล่านั้นซึ่งเกิดจากกระแสเล็ดลอดในกราวด์หรือเสียงรบกวนในบัสกราวด์

กระแสน้ำที่หลงไหลเกิดจากการขนส่งด้วยไฟฟ้า (รถราง รถไฟใต้ดิน และรถไฟ) หน่วยเชื่อม อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าเคมี สนามไฟฟ้าธรรมชาติที่เกิดจากการกรองน้ำในหิน การแพร่กระจายของสารละลายที่เป็นน้ำ ฯลฯ

สายถักต้องต่อสายดินที่ด้านแหล่งสัญญาณ หากทำการต่อสายดินจากฝั่งเครื่องรับ กระแสรบกวนจะไหลไปตามเส้นทางที่แสดงในรูปที่ 1 21 ที่มีเส้นประ นั่นคือ ผ่านความจุไฟฟ้าระหว่างแกนสายเคเบิล ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้ารบกวนบนนั้น และด้วยเหตุนี้ จึงเกิดระหว่างอินพุตส่วนต่าง

ดังนั้นต้องต่อสายดินถักเปียจากด้านข้างของแหล่งสัญญาณ (รูปที่ 22) ในกรณีนี้ไม่มีเส้นทางให้กระแสรบกวนผ่านไปได้

หากแหล่งสัญญาณไม่ได้ต่อสายดิน (เช่น เทอร์โมคัปเปิ้ล) ก็สามารถต่อสายดินหน้าจอได้จากด้านใดด้านหนึ่ง เนื่องจากในกรณีนี้จะไม่เกิดวงปิดสำหรับกระแสรบกวน

นอกจากนี้ด้วยความยาวสายเคเบิลเทียบได้กับความยาวคลื่นของการรบกวน (ความยาวคลื่นของการรบกวนที่ความถี่ 1 MHz คือ 300 ม. ที่ความถี่ 10 MHz - 30 ม.) ความต้านทานการถักเปียจะเพิ่มขึ้น (ดูหัวข้อ "กราวด์" รุ่น") ซึ่งเพิ่มแรงดันไฟฟ้ารบกวนบนสายถักอย่างรวดเร็ว

ดังนั้นที่ความถี่สูง ต้องต่อสายถักเปียไม่เพียงแต่ทั้งสองด้านเท่านั้น แต่ยังต้องต่อสายดินหลายจุดระหว่างกันด้วย (รูปที่ 23)

จุดเหล่านี้ถูกเลือกที่ระยะห่าง 1/10 ของความยาวคลื่นรบกวนจากกัน ในกรณีนี้กระแสไฟฟ้าส่วนหนึ่งจะไหลผ่านสายเคเบิลถักเปีย ไอเอิร์ธส่งสัญญาณรบกวนไปยังแกนกลางผ่านการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกัน

กระแสคาปาซิทีฟจะไหลไปตามเส้นทางที่แสดงในรูปที่ 1 อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบความถี่สูงของการรบกวนจะถูกลดทอนลง การเลือกจำนวนจุดต่อสายดินของสายเคเบิลขึ้นอยู่กับความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้ารบกวนที่ปลายของชีลด์ ความถี่ของการรบกวน ข้อกำหนดในการป้องกันฟ้าผ่า หรือขนาดของกระแสที่ไหลผ่านชีลด์ ถ้าเป็น กักบริเวณ.

คุณสามารถใช้เป็นตัวเลือกระดับกลางได้ การต่อสายดินครั้งที่สองของหน้าจอผ่านความจุ(รูปที่ 22) ในกรณีนี้ที่ความถี่สูงหน้าจอจะต่อสายดินทั้งสองด้านที่ความถี่ต่ำ - ที่ด้านใดด้านหนึ่ง สิ่งนี้สมเหตุสมผลในกรณีที่ความถี่รบกวนเกิน 1 MHz และความยาวสายเคเบิลน้อยกว่าความยาวคลื่นรบกวน 10...20 เท่า นั่นคือเมื่อไม่จำเป็นต้องต่อกราวด์ที่จุดกลางหลายจุด

ขนาดของความจุสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร ไมโครเวฟ = 1/(2 π ƒ Xс), ที่ไหน ƒ ความถี่บนของขอบเขตสเปกตรัมรบกวน Xc- ความจุของตัวเก็บประจุต่อสายดิน (เศษส่วนของโอห์ม) ตัวอย่างเช่น ที่ความถี่ 1 MHz ตัวเก็บประจุที่มีความจุ 0.1 μF จะมีความต้านทาน 1.6 โอห์ม

ตัวเก็บประจุจะต้องมีความถี่สูงโดยมีความเหนี่ยวนำในตัวเองต่ำ สำหรับการกำบังคุณภาพสูงในช่วงความถี่ที่หลากหลาย จะใช้หน้าจอคู่ (รูปที่ 24)

หน้าจอภายในต่อสายดินที่ด้านหนึ่ง - จากด้านข้างของแหล่งสัญญาณ เพื่อป้องกันไม่ให้สัญญาณรบกวนแบบคาปาซิทีฟผ่านไปตามเส้นทางที่แสดงในรูปที่ 1 21 และหน้าจอภายนอกลดการรบกวนความถี่สูง

ในทุกกรณี หน้าจอจะต้องได้รับการหุ้มฉนวนเพื่อป้องกันการสัมผัสกับวัตถุที่เป็นโลหะและพื้นโดยไม่ตั้งใจ

โปรดทราบว่าความถี่สัญญาณรบกวนคือความถี่ที่สามารถรับรู้ได้จากอินพุตที่ละเอียดอ่อนของอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หากมีตัวกรองที่อินพุตของโมดูลอะนาล็อก ความถี่สัญญาณรบกวนสูงสุดที่ต้องนำมาพิจารณาเมื่อมีการป้องกันและการต่อสายดินจะถูกกำหนดโดยความถี่ขีดจำกัดด้านบนของพาสแบนด์ตัวกรอง

เนื่องจากแม้จะมีการต่อสายดินที่เหมาะสมแต่ใช้สายเคเบิลยาวก็ตาม การรบกวนยังคงผ่านหน้าจอ เพื่อส่งสัญญาณในระยะไกล หรือด้วยข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นสำหรับความแม่นยำในการวัด คุณจึงจำเป็นต้องส่งสัญญาณในรูปแบบดิจิทัล หรือที่ดียิ่งขึ้นผ่าน สายออปติคัล สำหรับสิ่งนี้ คุณสามารถใช้ เช่น โมดูลอินพุตแบบอะนาล็อก RealLab! ซีรี่ส์ NL หรือ อดัม-4000และตัวแปลงอินเตอร์เฟสไฟเบอร์ออปติก RS-485เช่น พิมพ์ SN-OFC-ST62.5/125 จาก NIL AP หรือ อดัม-4541/4542+ บริษัท แอดวานเทค.

การต่อสายดินของหน้าจอเคเบิลของระบบอัตโนมัติที่สถานีไฟฟ้าย่อย

เพื่อป้องกันสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ 50 Hz ชีลด์สายเคเบิลจึงต่อสายดินไว้ทั้งสองด้านด้วย นี่เป็นเหตุผลในกรณีที่ทราบกันว่าการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ 50 เฮิรตซ์นั้นมากกว่าการรบกวนที่เกิดจากการไหลของกระแสไฟฟ้าที่เท่ากันผ่านการถักเปีย

ปลอกหุ้มสายดินเพื่อป้องกันฟ้าผ่า

เพื่อป้องกันสนามแม่เหล็กแห่งฟ้าผ่า สายเคเบิลสัญญาณของระบบอัตโนมัติที่ทำงานในพื้นที่เปิดจะต้องวางในท่อโลหะที่ทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก เช่น เหล็กกล้า ท่อทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันแม่เหล็ก ไม่สามารถใช้สเตนเลสได้เนื่องจากวัสดุนี้ไม่ใช่แม่เหล็กไฟฟ้า ท่อถูกวางใต้ดิน และเมื่ออยู่เหนือพื้นดิน จะต้องต่อสายดินทุกๆ 3 เมตรโดยประมาณ สายเคเบิลจะต้องมีการชีลด์และจะต้องต่อสายดินของชีลด์ การต่อสายดินของตะแกรงจะต้องกระทำอย่างมีประสิทธิภาพมากโดยมีความต้านทานต่อพื้นน้อยที่สุด

ภายในอาคาร สนามแม่เหล็กจะอ่อนลงหากอาคารเป็นคอนกรีตเสริมเหล็ก และไม่อ่อนลงหากเป็นอิฐ วิธีแก้ปัญหาที่รุนแรงสำหรับปัญหาการป้องกันฟ้าผ่าคือการใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงซึ่งมีราคาถูกอยู่แล้วและเชื่อมต่อกับอินเทอร์เฟซ RS.485 ได้อย่างง่ายดาย

การต่อสายดินสำหรับการวัดส่วนต่าง

เพื่อระบายประจุและกระแสไฟฟ้าลงกราวด์ อินพุตที่เป็นไปได้ของโมดูลอินพุตแบบอะนาล็อกมักจะมีตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 1 ถึง 20 MOhm เพื่อเชื่อมต่ออินพุตแบบอะนาล็อกกับกราวด์ อย่างไรก็ตาม หากมีการรบกวนในระดับสูงหรือมีอิมพีแดนซ์สูงของแหล่งสัญญาณ แม้แต่ความต้านทาน 20 MOhm ก็อาจไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานภายนอกเพิ่มเติมโดยมีค่าเล็กน้อยเป็นสิบ kOhms ถึง 1 MOhm หรือ ตัวเก็บประจุที่มีความต้านทานเท่ากันที่ความถี่สัญญาณรบกวน (รูปที่ 25)

กราวด์เซนเซอร์อัจฉริยะ

เมื่อเร็ว ๆ นี้สิ่งที่เรียกว่าเซ็นเซอร์อัจฉริยะที่มีไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับการปรับลักษณะการแปลงเซ็นเซอร์ให้เป็นเชิงเส้นได้กลายเป็นที่แพร่หลายและพัฒนา เซ็นเซอร์อัจฉริยะจะให้สัญญาณในรูปแบบดิจิทัลหรือแอนะล็อก

เนื่องจากชิ้นส่วนดิจิทัลของเซ็นเซอร์ถูกรวมเข้ากับชิ้นส่วนอะนาล็อก หากการต่อสายดินไม่ถูกต้อง สัญญาณเอาท์พุตจะมีระดับเสียงรบกวนเพิ่มขึ้น

เซ็นเซอร์บางตัวเช่นจาก Honeywell มี DAC ที่มีเอาต์พุตปัจจุบันดังนั้นจึงต้องมีการเชื่อมต่อความต้านทานโหลดภายนอกลำดับ 20 kOhm ดังนั้นจึงได้รับสัญญาณที่มีประโยชน์ในรูปของแรงดันไฟฟ้าที่ตกลงข้าม ตัวต้านทานโหลดเมื่อกระแสเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ไหล

ลองดูตัวอย่าง (รูปที่ 26)

แรงดันไฟฟ้าโหลดคือ: Vload = Vout - Iload R1+ I2 R2,

นั่นคือมันขึ้นอยู่กับกระแส I2ซึ่งรวมถึงกระแสกราวด์ดิจิทัลด้วย กระแสไฟฟ้ากราวด์แบบดิจิทัลมีสัญญาณรบกวน และตามสูตรข้างต้น ส่งผลต่อแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมโหลด เพื่อขจัดผลกระทบนี้ จะต้องดำเนินการวงจรกราวด์ดังแสดงในรูปที่ 1 27. ที่นี่กระแสกราวด์ดิจิทัลไม่ไหลผ่านความต้านทาน ร21จึงไม่ทำให้เกิดสัญญาณรบกวนในแรงดันสัญญาณที่โหลด

การต่อสายดินของตู้ด้วยอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติ

การติดตั้งตู้พร้อมอุปกรณ์ต้องคำนึงถึงข้อมูลที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ทั้งหมด อย่างไรก็ตาม เป็นไปไม่ได้ที่จะพูดล่วงหน้าว่าข้อกำหนดใดเป็นข้อบังคับและข้อกำหนดใดไม่ใช่ เนื่องจากชุดของข้อกำหนดบังคับนั้นขึ้นอยู่กับความแม่นยำในการวัดที่ต้องการและสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้าโดยรอบ

ในรูป 28 แสดงตัวอย่างที่ทุกความแตกต่างจากรูปที่ 2 29 เพิ่มโอกาสที่จะเกิดความล้มเหลวของชิ้นส่วนดิจิทัลและทำให้ข้อผิดพลาดของชิ้นส่วนอะนาล็อกแย่ลง

ในรูป 28 มีการเชื่อมต่อ "ผิด" ต่อไปนี้:

ตู้มีการต่อสายดินที่จุดต่างกันดังนั้นศักยภาพของพื้นดินจึงแตกต่างกัน (รูปที่ 17 และ 18)
ตู้เชื่อมต่อถึงกันซึ่งสร้างวงจรปิดในวงจรกราวด์ (ดูรูปที่ 16 รวมถึงส่วน "การต่อลงดินป้องกันอาคาร", "ตัวนำกราวด์" และ "การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า");
ตัวนำของกราวด์แอนะล็อกและดิจิทัลในตู้ด้านซ้ายจะขนานกันเป็นพื้นที่ขนาดใหญ่ ดังนั้นการรบกวนแบบเหนี่ยวนำและแบบคาปาซิทีฟจากกราวด์ดิจิทัลอาจปรากฏบนกราวด์แอนะล็อก
บทสรุป จีเอ็นดีหน่วยจ่ายไฟเชื่อมต่อกับตัวตู้ที่จุดที่ใกล้ที่สุด ไม่ใช่ที่ขั้วต่อกราวด์ ดังนั้นกระแสรบกวนจึงไหลผ่านตัวตู้ โดยเจาะผ่านหม้อแปลงจ่ายไฟ (รูปที่ 12 และ 13)
แหล่งจ่ายไฟหนึ่งอันใช้สำหรับตู้สองตู้ซึ่งจะเพิ่มความยาวและความเหนี่ยวนำของตัวนำกราวด์
ในตู้ด้านขวา สายกราวด์ไม่ได้เชื่อมต่อกับขั้วต่อกราวด์ แต่เชื่อมต่อกับตัวตู้โดยตรง ในกรณีนี้ ตัวตู้จะกลายเป็นแหล่งกำเนิดของปิ๊กอัพแบบเหนี่ยวนำบนสายไฟทั้งหมดที่วิ่งไปตามผนัง
ในตู้ด้านขวาในแถวกลาง กราวด์อะนาล็อกและดิจิทัลเชื่อมต่อโดยตรงที่เอาต์พุตของบล็อกซึ่งไม่ถูกต้อง (รูปที่ 17, 18, 19)

ข้อบกพร่องที่ระบุไว้จะถูกกำจัดออกในรูป 29.

การปรับปรุงการเดินสายเพิ่มเติมในตัวอย่างนี้คือการใช้ตัวนำกราวด์แยกต่างหากสำหรับโมดูลอินพุตแบบอะนาล็อกที่ละเอียดอ่อนที่สุด

ภายในตู้ (ชั้นวาง) แนะนำให้จัดกลุ่มโมดูลแอนะล็อกแยกกันและโมดูลดิจิทัลแยกกัน เพื่อว่าเมื่อวางสายไฟในช่องเคเบิล ให้ลดความยาวของส่วนของเส้นทางขนานของวงจรกราวด์ดิจิทัลและแอนะล็อก

การต่อสายดินในระบบควบคุมแบบกระจาย

ในระบบควบคุมที่กระจายอยู่ในพื้นที่ที่กำหนดซึ่งมีขนาดลักษณะเฉพาะตั้งแต่สิบถึงร้อยเมตร จะไม่สามารถใช้โมดูลอินพุตที่ไม่มีการแยกกระแสไฟฟ้าได้ มีเพียงการแยกกระแสไฟฟ้าเท่านั้นที่ทำให้สามารถเชื่อมต่อวงจรที่ต่อสายดินที่จุดที่มีศักยภาพต่างกันได้

สายเคเบิลที่วิ่งผ่านพื้นที่เปิดจะต้องได้รับการปกป้องจากแรงกระตุ้นแม่เหล็กที่เกิดขึ้นระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง (ดูหัวข้อ “ไฟฟ้าฟ้าผ่าและบรรยากาศ”, “ตะแกรงสายเคเบิลกราวด์เพื่อป้องกันฟ้าผ่า”) และจากสนามแม่เหล็กที่ปรากฏขึ้นเมื่อเปลี่ยนโหลดที่มีกำลังสูง (ดูหัวข้อ “การต่อลงดิน” ของมุ้งลวดของระบบอัตโนมัติที่สถานีไฟฟ้าย่อย”) ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการต่อกราวด์ชีลด์เคเบิล (ดูหัวข้อ “หน้าจอเคเบิลสัญญาณกราวด์”)

วิธีแก้ปัญหาที่รุนแรงสำหรับระบบควบคุมแบบกระจายทางภูมิศาสตร์คือการส่งข้อมูลผ่านใยแก้วนำแสงหรือช่องสัญญาณวิทยุ

ผลลัพธ์ที่ดีสามารถรับได้โดยละทิ้งการส่งข้อมูลโดยใช้มาตรฐานอะนาล็อกและหันไปใช้มาตรฐานดิจิทัล ในการดำเนินการนี้ คุณสามารถใช้โมดูลที่เหมาะสมสำหรับการสร้างระบบควบคุมแบบกระจาย เช่น ซีรีส์ ADAM-4000 หรือ NL สาระสำคัญของแนวทางนี้คือ วางโมดูลอินพุตไว้ใกล้กับเซ็นเซอร์ ซึ่งจะช่วยลดความยาวของสายไฟด้วยสัญญาณอะนาล็อก และสัญญาณจะถูกส่งไปยัง PLC ผ่านช่องสัญญาณดิจิทัล

รูปแบบของแนวทางนี้คือการใช้เซ็นเซอร์ที่มี ADC ในตัวและอินเทอร์เฟซดิจิทัล ปัจจุบันเซ็นเซอร์ที่คล้ายกันนี้เป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์ของบริษัทหลายแห่ง เช่น Pepperl+Fuchs, Siemens, Omron ฯลฯ เซ็นเซอร์ดังกล่าวผลิตจากซีรีย์ NL ที่กล่าวถึงไปแล้ว เช่น เซ็นเซอร์ความชื้น NL-1DT100

วงจรการวัดที่ไวต่อการต่อสายดิน

สำหรับการวัดวงจรที่มีความไวสูงในสภาพแวดล้อมที่มีแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ดี จะได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดโดยการใช้โลก "ลอย" (ดูหัวข้อ "โลกลอย") ร่วมกับพลังงานแบตเตอรี่และการส่งผ่านข้อมูลผ่านใยแก้วนำแสง

การต่อสายดินของอุปกรณ์ผู้บริหารและการขับเคลื่อนของระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ

ชีลด์สายเคเบิลต้องต่อสายดินด้านเดียว

วงจรการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ของระบบดังกล่าวควรวางไว้ในตัวกรองแยกต่างหาก และหากเป็นไปได้ ให้อยู่ห่างจากตัวกระตุ้น

การต่อสายดินในเครือข่ายอุตสาหกรรม

เครือข่ายอุตสาหกรรมที่ใช้อินเทอร์เฟซ RS-485ดำเนินการป้องกัน คู่บิดด้วยการบังคับใช้ โมดูลแยกกระแสไฟฟ้า(รูปที่ 30)

สำหรับระยะทางสั้นๆ (ประมาณ 10 ม.) หากไม่มีแหล่งสัญญาณรบกวนในบริเวณใกล้เคียง สามารถละเว้นหน้าจอได้ ในระยะทางไกล (มาตรฐานอนุญาตให้ใช้สายเคเบิลยาวได้ถึง 1.2 กม.) ความต่างศักย์ของกราวด์ที่จุดที่ห่างไกลจากกันสามารถเข้าถึงหลายยูนิตและแม้กระทั่งสิบโวลต์ (ดูหัวข้อ “ตัวป้องกันสายเคเบิลสัญญาณกราวด์”)

ดังนั้นเพื่อป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตะแกรงเพื่อให้ศักย์ไฟฟ้าเหล่านี้เท่ากัน ตะแกรงเคเบิลจะต้องต่อสายดินที่จุดเดียวเท่านั้น (ไม่สำคัญว่าจุดไหน) นอกจากนี้ยังจะป้องกันไม่ให้เกิดวงปิดของพื้นที่ขนาดใหญ่ในวงจรกราวด์ ซึ่งเนื่องจากการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่สามารถถูกเหนี่ยวนำให้เกิดในระหว่างการโจมตีด้วยฟ้าผ่าหรือการสลับโหลดที่มีกำลังสูง

กระแสไฟฟ้าผ่านการเหนี่ยวนำซึ่งกันและกันจะทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าบนสายไฟคู่ตรงกลาง ซึ่งอาจทำให้ไมโครวงจรควบคุมพอร์ตเสียหายได้

เมื่อใช้สายเคเบิลที่ไม่มีฉนวนหุ้ม ประจุไฟฟ้าสถิตขนาดใหญ่ (หลายกิโลโวลต์) สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ ซึ่งอาจทำให้องค์ประกอบการแยกกัลวานิกเสียหายได้ เพื่อป้องกันผลกระทบนี้ ส่วนที่แยกได้ของอุปกรณ์แยกกระแสไฟฟ้าควรต่อสายดินผ่านความต้านทาน เช่น 0.1...1 MOhm

ความต้านทานที่แสดงในรูป 30 ที่มีเส้นประ ยังช่วยลดโอกาสที่จะพังในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาดในการลงกราวด์หรือความต้านทานของฉนวนกัลวานิกสูงในกรณีที่ใช้สายเคเบิลที่มีฉนวนหุ้ม

ผลกระทบที่อธิบายไว้จะเด่นชัดเป็นพิเศษในเครือข่ายอีเธอร์เน็ตที่มีสายโคแอกเชียล เมื่อต่อสายดินหลายจุด (หรือไม่มีการต่อสายดิน) ระหว่างเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง การ์ดเครือข่ายอีเทอร์เน็ตหลายตัวจะล้มเหลวในคราวเดียว

บนเครือข่ายอีเธอร์เน็ตแบนด์วิธต่ำ (10 Mbps) การต่อสายดินควรทำที่จุดเดียวเท่านั้น ใน Fast Ethernet (100 Mbit/s) และ Gigabit Ethernet (1 Gbit/s) การกราวด์กราวด์ควรทำหลายจุด โดยใช้คำแนะนำในส่วน “การกราวด์สายสัญญาณกราวด์”

คุณต้องปฏิบัติตามกฎในส่วนนี้เมื่อวางสายเคเบิลในพื้นที่เปิดโล่ง

การต่อสายดินในสถานที่อุตสาหกรรมที่ระเบิดได้

ที่โรงงานอุตสาหกรรมที่มีการระเบิดเมื่อติดตั้งสายดินด้วยลวดตีเกลียวไม่อนุญาตให้ใช้การบัดกรีเพื่อบัดกรีแกนเข้าด้วยกันเนื่องจากเนื่องจากการไหลของความเย็นของการบัดกรีจุดกดสัมผัสในขั้วสกรูอาจอ่อนลง

แผงป้องกันสายเคเบิลอินเทอร์เฟซ RS-485ลงดิน ณ จุดหนึ่งนอกพื้นที่อันตราย ภายในพื้นที่อันตรายจะต้องได้รับการปกป้องจากการสัมผัสโดยไม่ตั้งใจกับตัวนำที่ต่อสายดิน วงจรที่ปลอดภัยอย่างแท้จริงไม่ควรต่อสายดินเว้นแต่สภาพการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าจะจำเป็น ( GOST R 51330.10, หน้า 6.3.5.2)

วงจรที่ปลอดภัยอย่างแท้จริงต้องติดตั้งในลักษณะที่การรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก (เช่น จากเครื่องส่งสัญญาณวิทยุบนหลังคา สายไฟเหนือศีรษะ หรือสายไฟแรงสูงในบริเวณใกล้เคียง) ไม่สร้างแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าที่เป็นอันตรายในวงจรที่ปลอดภัยจากภายใน

ซึ่งสามารถทำได้โดยการป้องกันหรือถอดวงจรที่ปลอดภัยภายในออกจากแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

เมื่อวางในกลุ่มหรือช่องทั่วไป สายเคเบิลที่มีวงจรอันตรายจากภายในและวงจรปลอดภัยจากภายในจะต้องแยกจากกันด้วยวัสดุฉนวนชั้นกลางหรือฉากกั้นโลหะที่ต่อสายดิน ไม่จำเป็นต้องแยกจากกันหากใช้สายเคเบิลที่มีปลอกโลหะหรือชีลด์

โครงสร้างโลหะที่ต่อสายดินไม่ควรมีการแตกหักหรือการสัมผัสกันที่ไม่ดีระหว่างกันซึ่งอาจเกิดประกายไฟได้ในระหว่างพายุฝนฟ้าคะนองหรือเมื่อเปลี่ยนอุปกรณ์ที่ทรงพลัง

ที่โรงงานอุตสาหกรรมที่ระเบิดได้ เครือข่ายการจ่ายไฟฟ้าที่มีความเป็นกลางเป็นฉนวนถูกใช้เป็นส่วนใหญ่เพื่อกำจัดความเป็นไปได้ที่จะเกิดประกายไฟในกรณีที่เฟสลัดวงจรลงกราวด์และการสะดุดของฟิวส์ป้องกันในกรณีที่ฉนวนเสียหาย

เพื่อป้องกัน ไฟฟ้าสถิตใช้สายดินที่อธิบายไว้ในส่วนที่เกี่ยวข้อง ไฟฟ้าสถิตอาจทำให้ส่วนผสมที่ระเบิดได้ติดไฟได้ ตัวอย่างเช่น ด้วยความจุของร่างกายมนุษย์ 100...400 pF และศักย์ไฟฟ้า 1 kV พลังงานของประกายไฟที่ปล่อยออกมาจากร่างกายมนุษย์จะเท่ากับ 50...200 μJ ซึ่งอาจเพียงพอที่จะจุดชนวนวัตถุระเบิด ของผสมของกลุ่ม IIC (60 μJ)

การตรวจสอบสายดิน

ออสซิลโลสโคปและเครื่องบันทึกแบบลอยตัว (แบตเตอรี่) ใช้เพื่อตรวจจับปัญหาการต่อสายดิน

เครื่องบันทึกช่วยค้นหาจุดสัมผัสที่ไม่ดี ("เสียงกรอบแกรบ") ในวงจรกราวด์และแหล่งจ่ายไฟของอุปกรณ์ ซึ่งไม่ค่อยเกิดขึ้นในระบบอัตโนมัติ ในการทำเช่นนี้โดยใช้เครื่องบันทึกคอมพิวเตอร์แบบหลายช่องสัญญาณจะมีการตรวจสอบพารามิเตอร์ที่น่าสนใจแรงดันไฟฟ้าในวงจรจ่ายไฟแรงดันต่ำในเครือข่ายจ่ายไฟ 220 V และความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างหลายจุดของระบบสายดิน การบันทึกพารามิเตอร์กระบวนการและแรงดันไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องช่วยให้คุณสร้างความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลระหว่างความล้มเหลวของพารามิเตอร์กระบวนการและแรงดันไฟกระชากในวงจรกำลังและกราวด์

ออสซิลโลสโคปที่มีกำลัง "ลอย" ช่วยให้คุณสามารถตรวจสอบขนาดและความถี่ของการรบกวนบนเทอร์มินัลกราวด์ในตู้ติดตั้งของระบบอัตโนมัติประเมินระดับและค้นหาแหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กของการรบกวนโดยใช้เสาอากาศที่มีลวดหลายรอบ เชื่อมต่อกับออสซิลโลสโคป

Viktor Denisenko พนักงานห้องปฏิบัติการวิจัยของ AP บทความนี้ตีพิมพ์ในนิตยสาร STA ฉบับที่ 2 ประจำปี 2549

เทคนิคการต่อสายดินในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมมีความแตกต่างกันอย่างมากระหว่างวงจรไฟฟ้าควบคู่และวงจรแยกไฟฟ้า วิธีการส่วนใหญ่ที่อธิบายไว้ในเอกสารอ้างอิงถึงวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งส่วนแบ่งดังกล่าวได้ลดลงอย่างมากเมื่อไม่นานมานี้ เนื่องจากราคาสำหรับการแยกตัวแปลง DC-DC ลดลงอย่างมาก

3.5.1. วงจรไฟฟ้าควบคู่

ตัวอย่างของวงจรไฟฟ้าคู่คือการเชื่อมต่อแหล่งกำเนิดและตัวรับสัญญาณมาตรฐาน 0...5 V (รูปที่ 3.95, รูปที่ 3.96) เพื่ออธิบายวิธีการต่อสายดินอย่างถูกต้องให้พิจารณาตัวเลือกที่ไม่ถูกต้อง (รูปที่ 3.95) และการติดตั้งที่ถูกต้อง (รูปที่ 3.96 การติดตั้ง เกิดข้อผิดพลาดต่อไปนี้ในรูปที่ 3.95:

ข้อผิดพลาดที่ระบุไว้นำไปสู่ความจริงที่ว่าแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตตัวรับสัญญาณเท่ากับผลรวมของแรงดันสัญญาณและแรงดันเสียงรบกวน เพื่อขจัดข้อเสียเปรียบนี้ บัสทองแดงขนาดใหญ่สามารถใช้เป็นตัวนำกราวด์ได้ แต่จะเป็นการดีกว่าถ้าทำการกราวด์ดังแสดงในรูปที่ 1 3.96 กล่าวคือ:

กฎทั่วไปสำหรับการลดการเชื่อมต่อผ่านสายกราวด์ทั่วไปคือการแบ่งกราวด์ออกเป็นอนาล็อก ดิจิตอล กำลัง และตัวป้องกัน จากนั้นจึงเชื่อมต่อที่จุดเดียวเท่านั้น เมื่อแยกการต่อกราวด์ของวงจรที่เชื่อมต่อด้วยไฟฟ้าจะใช้หลักการทั่วไป: วงจรการต่อกราวด์ที่มีระดับเสียงสูงควรทำแยกต่างหากจากวงจรที่มีระดับเสียงต่ำ และควรเชื่อมต่อที่จุดร่วมเพียงจุดเดียวเท่านั้น อาจมีจุดต่อสายดินได้หลายจุดหากโครงสร้างของวงจรดังกล่าวไม่ทำให้เกิดลักษณะของส่วนของกราวด์ "สกปรก" ในวงจรซึ่งรวมถึงแหล่งสัญญาณและเครื่องรับ และหากวงจรปิดไม่เกิดขึ้นในวงจรกราวด์ผ่าน ซึ่งกระแสไฟฟ้าเกิดจากการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าไหลเวียน

ความยาวตัวนำที่ยาวขึ้นยังทำให้ความต้านทานต่อสายดินเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญที่ความถี่สูง ดังนั้นการต่อลงดินที่จุดหนึ่งจึงถูกใช้ที่ความถี่สูงถึง 1 MHz เหนือ 10 MHz จะดีกว่าการต่อลงดินหลายจุด ในช่วงกลางตั้งแต่ 1 ถึง 10 MHz ควรใช้วงจรจุดเดียวหากตัวนำที่ยาวที่สุดใน วงจรกราวด์น้อยกว่า 1/20 ของความยาวคลื่นรบกวน มิฉะนั้น จะใช้รูปแบบหลายจุด [Barnes]

การต่อสายดินแบบจุดเดียวมักใช้ในการใช้งานทางทหารและอวกาศ [Barnes]

3.5.2. การหุ้มสายสัญญาณ

ลองพิจารณาหน้าจอกราวด์เมื่อส่งสัญญาณผ่านสายคู่หุ้มฉนวน เนื่องจากกรณีนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม

หากความถี่รบกวนไม่เกิน 1 MHz จะต้องต่อสายดินด้านเดียว หากต่อสายดินทั้งสองด้าน (รูปที่ 3.97) จะเกิดวงจรปิดซึ่งจะทำหน้าที่เป็นเสาอากาศโดยรับสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (ในรูปที่ 3.97 เส้นทางของกระแสรบกวนจะแสดงด้วยเส้นประ) กระแสที่ไหลผ่านตะแกรงเป็นแหล่งสัญญาณรบกวนแบบเหนี่ยวนำบนสายไฟที่อยู่ติดกันและสายไฟที่อยู่ภายในตะแกรง แม้ว่าสนามแม่เหล็กของกระแสไฟถักเปียภายในตะแกรงตามทฤษฎีจะเป็นศูนย์ เนื่องจากความแปรผันทางเทคโนโลยีในการผลิตสายเคเบิล ตลอดจนความต้านทานที่ไม่เป็นศูนย์ของสายถัก การเหนี่ยวนำบนสายไฟภายในตะแกรงอาจมีนัยสำคัญ ดังนั้นหน้าจอจะต้องต่อสายดินเพียงด้านเดียวและด้านข้างของแหล่งสัญญาณ

สายถักต้องต่อสายดินที่ด้านแหล่งสัญญาณ หากทำการต่อสายดินจากด้านเครื่องรับ (รูปที่ 3.98) กระแสรบกวนจะไหลไปตามเส้นทางที่แสดงในรูปที่ 3.98 3.98 มีเส้นประ เช่น ผ่านความจุไฟฟ้าระหว่างแกนสายเคเบิล ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้ารบกวน และผลที่ตามมาคือระหว่างอินพุตส่วนต่าง ดังนั้นต้องต่อสายถักเปียจากด้านแหล่งสัญญาณ (รูปที่ 3.99) ในกรณีนี้ ไม่มีเส้นทางให้กระแสรบกวนผ่านไปได้ โปรดทราบว่าแผนภาพเหล่านี้แสดงตัวรับสัญญาณส่วนต่าง เช่น อินพุตทั้งสองมีความต้านทานขนาดใหญ่อย่างไม่สิ้นสุดเมื่อเทียบกับกราวด์

หากแหล่งสัญญาณไม่ได้ต่อสายดิน (เช่น เทอร์โมคัปเปิล) หน้าจอก็สามารถต่อสายดินได้จากทั้งสองด้าน เนื่องจาก ในกรณีนี้จะไม่เกิดวงปิดสำหรับกระแสรบกวน

ที่ความถี่ที่สูงกว่า 1 MHz รีแอคแทนซ์แบบเหนี่ยวนำของตัวกรองจะเพิ่มขึ้น และกระแสปิคอัพแบบคาปาซิทีฟจะสร้างแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมขนาดใหญ่ข้าม ซึ่งสามารถส่งไปยังแกนภายในผ่านความจุไฟฟ้าระหว่างสายถักและแกน นอกจากนี้ ด้วยความยาวสายเคเบิลเทียบได้กับความยาวคลื่นรบกวน (ความยาวคลื่นรบกวนที่ความถี่ 1 MHz คือ 300 ม. ที่ความถี่ 10 MHz - 30 ม.) ความต้านทานการถักเปียจะเพิ่มขึ้น (ดูหัวข้อ รุ่นกราวด์) ซึ่งคมชัด เพิ่มแรงดันไฟรบกวนบนสายถัก ดังนั้นที่ความถี่สูง สายเคเบิลถักต้องต่อสายดินไม่เพียงแต่ทั้งสองด้านเท่านั้น แต่ยังต้องต่อหลายจุดระหว่างกันด้วย (รูปที่ 3.100) จุดเหล่านี้ถูกเลือกที่ระยะห่าง 1/10 ของความยาวคลื่นรบกวนจากกัน ในกรณีนี้ กระแสไฟฟ้าส่วนหนึ่งจะไหลผ่านสายเคเบิลถัก ซึ่งส่งสัญญาณรบกวนไปยังแกนกลางผ่านการเหนี่ยวนำร่วมกัน กระแสคาปาซิทีฟจะไหลไปตามเส้นทางที่แสดงในรูปที่ 1 อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบความถี่สูงของการรบกวนจะถูกลดทอนลง การเลือกจำนวนจุดต่อสายดินของสายเคเบิลขึ้นอยู่กับความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้ารบกวนที่ปลายของชีลด์ ความถี่ของการรบกวน ข้อกำหนดในการป้องกันฟ้าผ่า หรือขนาดของกระแสที่ไหลผ่านชีลด์ ถ้าเป็น กักบริเวณ.

ในฐานะตัวเลือกระดับกลาง คุณสามารถใช้การต่อลงดินครั้งที่สองของหน้าจอผ่านความจุ (รูปที่ 3.99) ในกรณีนี้ที่ความถี่สูงหน้าจอจะต่อสายดินทั้งสองด้านที่ความถี่ต่ำ - ที่ด้านใดด้านหนึ่ง สิ่งนี้สมเหตุสมผลในกรณีที่ความถี่รบกวนเกิน 1 MHz และความยาวสายเคเบิลน้อยกว่าความยาวคลื่นรบกวน 10...20 เท่า เช่น เมื่อยังไม่ต้องต่อกราวด์ที่จุดกึ่งกลางหลายจุด สามารถคำนวณค่ากำลังการผลิตได้โดยใช้สูตร โดยที่ความถี่บนของขอบเขตสเปกตรัมการรบกวนคือความจุของตัวเก็บประจุกราวด์ (เศษส่วนของโอห์ม) ตัวอย่างเช่น ที่ความถี่ 1 MHz ตัวเก็บประจุ 0.1 µF มีความต้านทาน 1.6 โอห์ม ตัวเก็บประจุจะต้องมีความถี่สูงโดยมีความเหนี่ยวนำในตัวเองต่ำ

สำหรับการป้องกันคุณภาพสูงในช่วงความถี่ที่หลากหลาย จะใช้หน้าจอคู่ (รูปที่ 3.101) [Zipse] หน้าจอภายในต่อสายดินที่ด้านหนึ่งของแหล่งสัญญาณ เพื่อป้องกันไม่ให้สัญญาณรบกวนแบบคาปาซิทีฟผ่านกลไกที่แสดงในรูปที่ 1 3.98 และหน้าจอภายนอกลดการรบกวนความถี่สูง

ให้เราระลึกว่าความถี่สัญญาณรบกวนคือความถี่ที่สามารถรับรู้ได้จากอินพุตที่ละเอียดอ่อนของอุปกรณ์อัตโนมัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หากมีตัวกรองที่อินพุตของโมดูลอะนาล็อก ความถี่สัญญาณรบกวนสูงสุดที่ต้องนำมาพิจารณาเมื่อมีการป้องกันและการต่อสายดินจะถูกกำหนดโดยความถี่ขีดจำกัดด้านบนของพาสแบนด์ตัวกรอง

เนื่องจากแม้จะมีการต่อสายดินที่เหมาะสม แต่ใช้สายเคเบิลยาว สัญญาณรบกวนยังคงผ่านหน้าจอ เพื่อส่งสัญญาณในระยะไกล หรือด้วยข้อกำหนดที่เพิ่มขึ้นสำหรับความแม่นยำในการวัด จึงเป็นการดีกว่าที่จะส่งสัญญาณในรูปแบบดิจิทัลหรือผ่านสายเคเบิลออปติคัล สำหรับสิ่งนี้ คุณสามารถใช้ เช่น โมดูลอินพุตแบบอะนาล็อก เรียลแล็บ!ซีรีส์ที่มีอินเทอร์เฟซ RS-485 แบบดิจิทัลหรือตัวแปลงไฟเบอร์ออปติกของอินเทอร์เฟซ RS-485 เช่น ประเภท SN-OFC-ST-62.5/125 จาก RealLab! .

เราทำการเปรียบเทียบเชิงทดลองของวิธีต่างๆ ในการเชื่อมต่อแหล่งสัญญาณ (เทอร์มิสเตอร์ที่มีความต้านทาน 20 KOhm) ผ่านคู่บิดที่มีฉนวนหุ้ม (0.5 รอบต่อเซนติเมตร) ยาว 3.5 ม. มีการใช้เครื่องขยายสัญญาณเครื่องมือวัด RL-4DA200 พร้อมระบบเก็บข้อมูล RL-40AI จาก RealLab! อัตราขยายของช่องสัญญาณขยายคือ 390 แบนด์วิดท์คือ 1 KHz ประเภทของการรบกวนของวงจร รูปที่. 3.102 -a แสดงไว้ในรูปที่. 3.103.

3.5.4. หน้าจอเคเบิลในสถานีไฟฟ้าย่อย

ที่สถานีไฟฟ้าย่อย สามารถเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าหลายร้อยโวลต์บนสายถัก (หน้าจอ) ของสายสัญญาณอัตโนมัติ ซึ่งวางอยู่ใต้สายไฟฟ้าแรงสูงที่ระดับพื้นดินและต่อสายดินที่ด้านหนึ่งระหว่างการเปลี่ยนกระแสไฟฟ้าด้วยสวิตช์ ดังนั้นเพื่อความปลอดภัยทางไฟฟ้า สายเคเบิลถักจึงต่อสายดินไว้ทั้งสองด้าน

เพื่อป้องกันสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ 50 Hz ชีลด์สายเคเบิลจึงต่อสายดินไว้ทั้งสองด้านด้วย นี่เป็นเหตุผลในกรณีที่ทราบกันว่าการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ 50 เฮิรตซ์นั้นมากกว่าการรบกวนที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าที่เท่ากันที่ไหลผ่านสายถัก

3.5.5. ปลอกหุ้มสายเคเบิลเพื่อป้องกันฟ้าผ่า

เพื่อป้องกันสนามแม่เหล็กแห่งฟ้าผ่า สายเคเบิลสัญญาณของระบบอัตโนมัติที่ทำงานในพื้นที่เปิดจะต้องวางในท่อโลหะที่ทำจากวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก เช่น เหล็กกล้า ท่อทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันแม่เหล็ก [Vijayaraghavan] ไม่สามารถใช้สเตนเลสได้เนื่องจากวัสดุนี้ไม่ใช่แม่เหล็กไฟฟ้า ท่อถูกวางใต้ดิน และหากติดตั้งเหนือพื้นดิน จะต้องต่อสายดินทุกๆ 3 เมตรโดยประมาณ [Zipse] สายเคเบิลจะต้องมีการชีลด์และจะต้องต่อสายดินของชีลด์ การต่อสายดินของตะแกรงจะต้องกระทำอย่างมีประสิทธิภาพมากโดยมีความต้านทานต่อพื้นน้อยที่สุด

ภายในอาคาร สนามแม่เหล็กจะอ่อนลงในอาคารคอนกรีตเสริมเหล็กและไม่อ่อนลงในอาคารอิฐ

วิธีแก้ปัญหาที่รุนแรงในการป้องกันฟ้าผ่าคือการใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงซึ่งมีราคาถูกอยู่แล้วและเชื่อมต่อกับอินเทอร์เฟซ RS-485 ได้อย่างง่ายดาย เช่น ผ่านตัวแปลง เช่น SN-OFC-ST-62.5/125

3.5.6. การต่อสายดินสำหรับการวัดส่วนต่าง

หากแหล่งสัญญาณไม่มีความต้านทานต่อกราวด์ ในระหว่างการวัดส่วนต่างจะเกิด "อินพุตลอย" (รูปที่ 3.105) อินพุตแบบลอยตัวสามารถถูกเหนี่ยวนำโดยประจุไฟฟ้าสถิตจากไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ (ดูหัวข้อ "ประเภทของสายดิน") หรือกระแสไฟรั่วอินพุตของเครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน เพื่อระบายประจุและกระแสไฟฟ้าลงกราวด์ อินพุตที่เป็นไปได้ของโมดูลอินพุตแบบอะนาล็อกโดยทั่วไปจะมีตัวต้านทานขนาด 1 MΩ ถึง 20 MΩ ซึ่งเชื่อมต่อภายในอินพุตแบบอะนาล็อกกับกราวด์ อย่างไรก็ตาม หากมีการรบกวนในระดับสูงหรือมีความต้านทานของแหล่งสัญญาณสูง ความต้านทาน 20 MOhm อาจไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานภายนอกเพิ่มเติมที่มีความต้านทานหลายสิบ kOhms ถึง 1 MOhm หรือตัวเก็บประจุด้วย ความต้านทานเดียวกันที่ความถี่รบกวน (รูปที่ 3.105)

3.5.7. เซ็นเซอร์อัจฉริยะ

เมื่อเร็ว ๆ นี้สิ่งที่เรียกว่าเซ็นเซอร์อัจฉริยะที่มีไมโครคอนโทรลเลอร์สำหรับการกำหนดลักษณะการแปลงของเซ็นเซอร์ให้เป็นเส้นตรงได้กลายเป็นที่แพร่หลายและพัฒนาอย่างรวดเร็ว (ดูตัวอย่าง "เซ็นเซอร์อุณหภูมิ ความดัน ความชื้น") เซนเซอร์อัจฉริยะจะส่งสัญญาณในรูปแบบดิจิทัลหรืออนาล็อก [Caruso] เนื่องจากชิ้นส่วนดิจิทัลของเซ็นเซอร์ถูกรวมเข้ากับชิ้นส่วนอะนาล็อก หากการต่อสายดินไม่ถูกต้อง สัญญาณเอาท์พุตจะมีระดับเสียงรบกวนเพิ่มขึ้น

เซ็นเซอร์บางตัว เช่น เซ็นเซอร์จาก Honeywell มี DAC เอาต์พุตกระแส ดังนั้นจึงต้องเชื่อมต่อตัวต้านทานโหลดภายนอก (ประมาณ 20 kOhm [Caruso]) ดังนั้นจึงได้รับสัญญาณที่เป็นประโยชน์ในเซ็นเซอร์เหล่านั้นในรูปแบบของแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง ข้ามตัวต้านทานโหลดในขณะที่กระแสเอาต์พุตของเซนเซอร์ไหล

ตู้เชื่อมต่อถึงกันซึ่งสร้างวงปิดในวงจรกราวด์ดูรูปที่ 3.69 หัวข้อ "การต่อสายดินป้องกันอาคาร", "ตัวนำสายดิน", "การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า";

ตัวนำกราวด์แบบอะนาล็อกและดิจิทัลในตู้ด้านซ้ายจะขนานกันเป็นพื้นที่ขนาดใหญ่ ดังนั้นการรบกวนแบบเหนี่ยวนำและแบบคาปาซิทีฟจากกราวด์ดิจิทัลอาจปรากฏบนกราวด์แบบอะนาล็อก

แหล่งจ่ายไฟ (แม่นยำยิ่งขึ้นคือขั้วลบ) เชื่อมต่อกับตัวตู้ที่จุดที่ใกล้ที่สุดและไม่ได้อยู่ที่ขั้วกราวด์ ดังนั้นกระแสรบกวนจึงไหลผ่านตัวตู้โดยเจาะผ่านหม้อแปลงจ่ายไฟ (ดูรูปที่ 3.62 ,);

แหล่งจ่ายไฟหนึ่งอันใช้สำหรับตู้สองตู้ซึ่งจะเพิ่มความยาวและความเหนี่ยวนำของตัวนำกราวด์

ในตู้ด้านขวา สายกราวด์ไม่ได้เชื่อมต่อกับขั้วต่อกราวด์ แต่เชื่อมต่อกับตัวตู้โดยตรง ในกรณีนี้ ตัวตู้จะกลายเป็นแหล่งกำเนิดของปิ๊กอัพแบบเหนี่ยวนำบนสายไฟทั้งหมดที่วิ่งไปตามผนัง

ในตู้ด้านขวา ในแถวกลาง กราวด์แอนะล็อกและดิจิทัลเชื่อมต่อโดยตรงที่เอาต์พุตของบล็อก ซึ่งไม่ถูกต้อง ดูรูปที่ 3.95 รูปที่ 3.104.

ข้อบกพร่องที่ระบุไว้จะถูกกำจัดออกในรูป 3.108. การปรับปรุงการเดินสายเพิ่มเติมในตัวอย่างนี้คือการใช้ตัวนำกราวด์แยกต่างหากสำหรับโมดูลอินพุตแบบอะนาล็อกที่ละเอียดอ่อนที่สุด

3.5.9. ระบบควบคุมแบบกระจาย

ในระบบควบคุมที่กระจายไปทั่วพื้นที่ที่กำหนดซึ่งมีขนาดลักษณะเฉพาะตั้งแต่สิบถึงร้อยเมตร จะไม่สามารถใช้โมดูลอินพุตที่ไม่มีการแยกกระแสไฟฟ้าได้ มีเพียงการแยกกระแสไฟฟ้าเท่านั้นที่ทำให้สามารถเชื่อมต่อวงจรที่ต่อสายดินที่จุดที่มีศักยภาพต่างกันได้

สายเคเบิลที่วิ่งผ่านพื้นที่เปิดจะต้องได้รับการปกป้องจากแรงกระตุ้นแม่เหล็กในระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง (ดูหัวข้อ "ไฟฟ้าฟ้าผ่าและบรรยากาศ", "ตะแกรงสายเคเบิลสำหรับการป้องกันฟ้าผ่า") และสนามแม่เหล็กเมื่อเปลี่ยนโหลดที่มีกำลังสูง (ดูหัวข้อ "ตะแกรงสายเคเบิล" ที่สถานีไฟฟ้าย่อย") . ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการต่อกราวด์ตัวป้องกันสายเคเบิล (ดูหัวข้อ "การคัดกรองสายสัญญาณ") วิธีแก้ปัญหาที่รุนแรงสำหรับระบบควบคุมแบบกระจายทางภูมิศาสตร์คือการส่งข้อมูลผ่านใยแก้วนำแสงหรือช่องสัญญาณวิทยุ

ผลลัพธ์ที่ดีสามารถรับได้โดยละทิ้งการส่งข้อมูลโดยใช้มาตรฐานอะนาล็อกและหันไปใช้มาตรฐานดิจิทัล ในการดำเนินการนี้ คุณสามารถใช้โมดูลระบบควบคุมแบบกระจายได้ เรียลแล็บ!ซีรี่ส์ NL จาก Reallab! . สาระสำคัญของแนวทางนี้คือ วางโมดูลอินพุตไว้ใกล้กับเซ็นเซอร์ ซึ่งจะช่วยลดความยาวของสายไฟด้วยสัญญาณอะนาล็อก และสัญญาณจะถูกส่งไปยัง PLC ผ่านช่องสัญญาณดิจิทัล แนวทางที่แตกต่างออกไปคือการใช้เซ็นเซอร์ที่มี ADC ในตัวและอินเทอร์เฟซดิจิทัล (เช่น เซ็นเซอร์ของซีรีส์ NL-1S)

3.5.10. วงจรการวัดที่ละเอียดอ่อน

สำหรับการวัดวงจรที่มีความไวสูงในสภาพแวดล้อมที่มีแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ดี จะได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดโดยการใช้กราวด์ "ลอย" (ดูหัวข้อ "ประเภทของกราวด์") ร่วมกับพลังงานแบตเตอรี่ [ลอย] และการส่งข้อมูลผ่านใยแก้วนำแสง

3.5.11. อุปกรณ์ผู้บริหารและไดรฟ์

วงจรจ่ายไฟสำหรับมอเตอร์ที่ควบคุมด้วยพัลส์ มอเตอร์ขับเคลื่อนเซอร์โว และแอคชูเอเตอร์ที่ควบคุมด้วย PWM จะต้องบิดคู่เพื่อลดสนามแม่เหล็ก และยังมีการหุ้มฉนวนเพื่อลดส่วนประกอบทางไฟฟ้าของสัญญาณรบกวนที่แผ่ออกมา ชีลด์สายเคเบิลต้องต่อสายดินด้านเดียว วงจรการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ของระบบดังกล่าวควรวางไว้ในตัวกรองแยกต่างหาก และหากเป็นไปได้ ให้อยู่ห่างจากตัวกระตุ้น

การต่อสายดินในเครือข่ายอุตสาหกรรม

เครือข่ายอุตสาหกรรมที่ใช้อินเทอร์เฟซ RS-485 ดำเนินการโดยใช้สายเคเบิลคู่บิดเกลียวที่มีฉนวนหุ้ม โดยจำเป็นต้องใช้โมดูลแยกกัลวานิก (รูปที่. 3.110) สำหรับระยะทางสั้นๆ (ประมาณ 10 ม.) หากไม่มีแหล่งสัญญาณรบกวนในบริเวณใกล้เคียง สามารถละเว้นหน้าจอได้ ในระยะทางไกล (มาตรฐานอนุญาตให้มีความยาวสายเคเบิลสูงสุด 1.2 กม.) ความต่างศักย์ของพื้นดิน ณ จุดที่ห่างไกลจากกันสามารถเข้าถึงหลายยูนิตและแม้กระทั่งสิบโวลต์ (ดูหัวข้อ "การป้องกันสายสัญญาณ") ดังนั้น เพื่อป้องกันไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านตะแกรง ทำให้ศักยภาพเหล่านี้เท่ากัน ตะแกรงสายเคเบิลจะต้องต่อสายดิน เพียงจุดเดียวเท่านั้น(ไม่สำคัญว่าอันไหน) นอกจากนี้ยังจะป้องกันไม่ให้เกิดวงปิดของพื้นที่ขนาดใหญ่ในวงจรกราวด์ ซึ่งเนื่องจากการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่สามารถถูกเหนี่ยวนำให้เกิดในระหว่างการโจมตีด้วยฟ้าผ่าหรือการสลับโหลดที่มีกำลังสูง กระแสนี้เหนี่ยวนำ e ผ่านการเหนี่ยวนำร่วมกันบนสายคู่กลาง d.s. ซึ่งอาจทำให้ชิปไดรเวอร์พอร์ตเสียหายได้

เมื่อใช้สายเคเบิลที่ไม่มีฉนวนหุ้ม ประจุไฟฟ้าสถิตขนาดใหญ่ (หลายกิโลโวลต์) สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ ซึ่งอาจทำให้องค์ประกอบการแยกกัลวานิกเสียหายได้ เพื่อป้องกันผลกระทบนี้ ส่วนที่เป็นฉนวนของอุปกรณ์แยกกระแสไฟฟ้าควรต่อสายดินผ่านความต้านทาน เช่น 0.1...1 MOhm (แสดงด้วยเส้นประในรูปที่ 3.110)

ผลกระทบที่อธิบายไว้ข้างต้นจะเด่นชัดเป็นพิเศษในเครือข่ายอีเทอร์เน็ตที่มีสายโคแอกเซียล เมื่อการ์ดเครือข่ายอีเทอร์เน็ตหลายตัวล้มเหลวในคราวเดียวเมื่อต่อสายดินหลายจุด (หรือไม่มีการต่อสายดิน) ระหว่างเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง

บนเครือข่ายอีเธอร์เน็ตแบนด์วิธต่ำ (10 Mbps) การต่อสายดินควรทำที่จุดเดียวเท่านั้น ใน Fast Ethernet (100 Mbit/s) และ Gigabit Ethernet (1 Gbit/s) แผงป้องกันควรต่อสายดินหลายจุด โดยใช้คำแนะนำในส่วน "การป้องกันสายสัญญาณ"

เมื่อวางสายเคเบิลในพื้นที่เปิดโล่งคุณต้องใช้กฎทั้งหมดที่อธิบายไว้ในส่วน "การป้องกันสายสัญญาณ"

3.5.12. การต่อสายดินในบริเวณที่เกิดวัตถุระเบิด

ที่โรงงานอุตสาหกรรมที่มีการระเบิด (ดูหัวข้อ "การทำงานอัตโนมัติของสิ่งอำนวยความสะดวกอันตราย") เมื่อติดตั้งวงจรกราวด์ด้วยสายควั่น ไม่อนุญาตให้ใช้การบัดกรีเพื่อบัดกรีตัวนำเข้าด้วยกัน เนื่องจากเนื่องจากการไหลเย็นของบัดกรี จุดกดสัมผัส ในขั้วต่อสกรูอาจอ่อนลง

แผงป้องกันของสายอินเทอร์เฟซ RS-485 มีการต่อสายดินไว้ที่จุดหนึ่ง นอกพื้นที่อันตราย ภายในพื้นที่อันตรายจะต้องได้รับการปกป้องจากการสัมผัสโดยไม่ตั้งใจกับตัวนำที่ต่อสายดิน ไม่ควรต่อสายดินวงจรที่ปลอดภัยภายใน เว้นแต่จะกำหนดโดยสภาพการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้า (GOST R 51330.10 หัวข้อ "การป้องกันสายสัญญาณ")

3.6. การแยกกัลวานิก

การแยกกัลวานิกการแยกวงจรเป็นวิธีการแก้ปัญหาที่รุนแรงสำหรับปัญหาการต่อสายดินส่วนใหญ่ และได้กลายเป็นมาตรฐานทั่วไปในระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม

ในการใช้การแยกกระแสไฟฟ้าจำเป็นต้องจ่ายพลังงานให้กับส่วนที่แยกได้ของวงจรและแลกเปลี่ยนสัญญาณด้วย พลังงานถูกจ่ายโดยใช้หม้อแปลงแยก (ในตัวแปลง DC-DC หรือ AC-DC) หรือใช้แหล่งพลังงานอัตโนมัติ: แบตเตอรี่กัลวานิกและตัวเก็บประจุ การส่งสัญญาณจะดำเนินการผ่านออปโตคัปเปลอร์และหม้อแปลงไฟฟ้า องค์ประกอบที่เชื่อมต่อด้วยแม่เหล็ก ตัวเก็บประจุ หรือใยแก้วนำแสง

แนวคิดพื้นฐานของการแยกกัลวานิกคือเส้นทางที่สามารถส่งสัญญาณรบกวนที่ดำเนินการได้จะถูกกำจัดในวงจรไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์

การแยกกัลวานิกช่วยให้คุณแก้ไขปัญหาต่อไปนี้:

ลดแรงดันไฟรบกวนในโหมดทั่วไปที่อินพุตของตัวรับสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลของสัญญาณอะนาล็อกให้เกือบเป็นศูนย์ (เช่นในรูปที่ 3.73 แรงดันไฟฟ้าโหมดร่วมบนเทอร์โมคัปเปิลที่สัมพันธ์กับโลกไม่ส่งผลกระทบต่อสัญญาณดิฟเฟอเรนเชียลที่ อินพุตของโมดูลอินพุต);

ปกป้องวงจรอินพุตและเอาต์พุตของโมดูลอินพุตและเอาต์พุตจากการพังทลายโดยแรงดันไฟฟ้าโหมดร่วมขนาดใหญ่ (เช่นในรูปที่ 3.73 แรงดันไฟฟ้าโหมดร่วมบนเทอร์โมคัปเปิลที่สัมพันธ์กับโลกอาจมีขนาดใหญ่ได้ตามต้องการ ตราบใดที่ไม่เกินแรงดันพังทลายของฉนวน)

ในการใช้การแยกกัลวานิก ระบบอัตโนมัติจะถูกแบ่งออกเป็นระบบย่อยแยกอิสระ การแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างนั้นดำเนินการโดยใช้องค์ประกอบการแยกกัลวานิก แต่ละระบบย่อยมีกราวด์เฉพาะที่และแหล่งจ่ายไฟเฉพาะที่ของตัวเอง ระบบย่อยจะต่อสายดินเพื่อความปลอดภัยทางไฟฟ้าและการป้องกันในพื้นที่จากการรบกวนเท่านั้น

ข้อเสียเปรียบหลักของวงจรแยกกระแสไฟฟ้าคือระดับการรบกวนที่เพิ่มขึ้นจากตัวแปลง DC-DC ซึ่งอย่างไรก็ตามสำหรับวงจรความถี่ต่ำสามารถทำได้ค่อนข้างต่ำโดยใช้การกรองแบบดิจิทัลและแอนะล็อก ที่ความถี่สูง ความจุของระบบย่อยถึงกราวด์ รวมถึงความจุไฟฟ้าป้อนผ่านขององค์ประกอบฉนวนกัลวานิก เป็นปัจจัยที่จำกัดข้อดีของระบบแยกทางไฟฟ้า ความจุกราวด์สามารถลดลงได้โดยใช้สายเคเบิลออปติกและลดขนาดทางเรขาคณิตของระบบแยก

เมื่อใช้วงจรแยกไฟฟ้า แนวคิดของ " แรงดันไฟฟ้าของฉนวน" มักตีความไม่ถูกต้อง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ้าแรงดันฉนวนของโมดูลอินพุตคือ 3 kV นี่ไม่ได้หมายความว่าอินพุตสามารถรับไฟฟ้าแรงสูงดังกล่าวได้ภายใต้สภาวะการทำงาน ในวรรณคดีต่างประเทศ มีการใช้มาตรฐานสามมาตรฐานเพื่ออธิบาย ลักษณะของฉนวน: UL1577, VDE0884 และ IEC61010 -01 แต่ในคำอธิบายของอุปกรณ์แยกกัลวานิกไม่ได้ให้ไว้เสมอไป ดังนั้น แนวคิดของ "แรงดันฉนวน" จึงถูกตีความอย่างคลุมเครือในคำอธิบายภายในประเทศของอุปกรณ์ต่างประเทศ ข้อแตกต่างที่สำคัญคือ ในบางกรณีเรากำลังพูดถึงแรงดันไฟฟ้าที่สามารถนำไปใช้กับการแยกได้อย่างไม่มีกำหนด (แรงดันไฟฟ้าของฉนวนปฏิบัติการ) ในกรณีอื่นๆ เรากำลังพูดถึง ทดสอบแรงดันไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้าของฉนวน) ซึ่งใช้กับตัวอย่างเป็นเวลา 1 นาที มากถึงหลายไมโครวินาที แรงดันไฟฟ้าทดสอบอาจสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานถึง 10 เท่า และมีไว้สำหรับการทดสอบแบบเร่งในระหว่างการผลิต เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่เกิดการพังทลายจะขึ้นอยู่กับระยะเวลาของพัลส์ทดสอบ

โต๊ะ 3.26 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าในการทำงานและการทดสอบ (ทดสอบ) ตามมาตรฐาน IEC61010-01 ดังที่เห็นได้จากตาราง แนวคิดต่างๆ เช่น แรงดันไฟฟ้าในการทำงาน ค่าคงที่ ค่าเฉลี่ยรากกำลังสอง หรือแรงดันไฟฟ้าทดสอบค่าสูงสุด อาจแตกต่างกันอย่างมาก

ความแข็งแรงทางไฟฟ้าของฉนวนของอุปกรณ์อัตโนมัติในบ้านได้รับการทดสอบตาม GOST 51350 หรือ GOST R IEC 60950-2002 ด้วยแรงดันไฟฟ้าไซน์ซอยด์ที่ความถี่ 50 Hz เป็นเวลา 60 วินาทีที่แรงดันไฟฟ้าที่ระบุในคู่มือการใช้งานว่าเป็น "แรงดันไฟฟ้าของฉนวน" ตัวอย่างเช่น ด้วยแรงดันไฟฟ้าทดสอบฉนวนที่ 2300 V แรงดันไฟฟ้าฉนวนในการทำงานจะอยู่ที่ 300 V เท่านั้น (ตารางที่ 3.26 ค่า RMS, 50/60 เฮิรตซ์,

1 นาที.

สำหรับข้อกำหนดสำหรับผลิตภัณฑ์ไฟฟ้าที่มีการต่อสายดินซึ่งรวมถึงแผงระบบอัตโนมัติ (ตู้) คุณต้องทำความคุ้นเคยกับเอกสารด้านกฎระเบียบและทางเทคนิคต่อไปนี้เพิ่มเติม:
1) GOST R 12.1.019-2009 "ระบบมาตรฐานความปลอดภัยในการทำงาน ความปลอดภัยทางไฟฟ้า ข้อกำหนดทั่วไปและระบบการตั้งชื่อประเภทของการป้องกัน" ข้อ 4.2.2 (หมายเหตุสำหรับสหพันธรัฐรัสเซีย) ซึ่งแสดงรายการวิธีการป้องกันไฟฟ้าช็อตเมื่อ การสัมผัสชิ้นส่วนโลหะที่ไม่มีกระแสไหลซึ่งอาจมีไฟฟ้าเนื่องจากความเสียหายของฉนวน ซึ่งมีความสำคัญมากสำหรับแผงสวิตช์บอร์ด (ตู้)
2) GOST 12.2.007.0-75 "ระบบมาตรฐานความปลอดภัยในการทำงาน ผลิตภัณฑ์ไฟฟ้า ข้อกำหนดด้านความปลอดภัยทั่วไป" พร้อมข้อ 3.3 ข้อกำหนดสำหรับการลงกราวด์ป้องกัน รวมถึง ข้อ 3.3.7 ข้อ 3.3.8 ซึ่งระบุถึงความต้องการอุปกรณ์ที่มีส่วนประกอบสำหรับเปลือกสายดิน ตัวเรือน ตู้ ฯลฯ
3)RM 4-249-91 "ระบบอัตโนมัติสำหรับกระบวนการทางเทคโนโลยี การสร้างเครือข่ายกราวด์ แบบแมนนวล" และมีทุกอย่างเกี่ยวกับการต่อลงดิน รวมถึง ข้อ 2.12 ข้อ 3.15, . มีข้อกำหนด 2.25 ซึ่งให้การอ้างอิงถึงข้อกำหนดของ PM3-82-90 "แผงและคอนโซลสำหรับระบบอัตโนมัติของกระบวนการ การออกแบบ คุณลักษณะของแอปพลิเคชัน"
4) РМ3-54-90 "แผงควบคุมและแผงควบคุมของระบบอัตโนมัติ การติดตั้งสายไฟ คู่มือ" ข้อ 1.4 ข้อกำหนดสำหรับการต่อสายดิน (การต่อลงดิน) พร้อมตัวอย่างการเชื่อมต่อขององค์ประกอบแผงสวิตช์ (ตู้) ภายในแผงสวิตช์ (ตู้)
5)RM 4-6-92 ตอนที่ 3 "ระบบอัตโนมัติสำหรับกระบวนการทางเทคโนโลยี การออกแบบสายไฟและท่อ คำแนะนำสำหรับการใช้งานเอกสาร คู่มือ" ข้อ 3.6 การต่อสายดินและการต่อลงดินป้องกัน และข้อ 3.7.1 เกี่ยวกับการดำเนินการตามคำแนะนำสำหรับ การต่อสายดินป้องกันและการต่อสายดินการติดตั้งระบบไฟฟ้าเป็นศูนย์พร้อมตัวอย่างในภาคผนวก
6) ฯลฯ และอื่น ๆ
7) GOST 21.408-2013 "SPDS กฎสำหรับการดำเนินการตามเอกสารการทำงานสำหรับกระบวนการทางเทคโนโลยีอัตโนมัติ" ข้อ 5.6.2.1 และข้อ 5.6.2.5 และข้อ 5.6.2.7 เกี่ยวกับการดำเนินการต่อสายดินป้องกันและการต่อสายดินของอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติ
โปรดทราบว่ามีแนวคิดในการทำความคุ้นเคยและตรวจสอบกฎระเบียบเชิงบรรทัดฐานและทางเทคนิคในปัจจุบัน สิ่งสำคัญคือที่ที่จะรับข้อมูลที่เป็นประโยชน์และสามารถกรองและนำไปใช้ได้
และในการออกแบบที่ซับซ้อน มักเป็นสายเคเบิลสำหรับเชื่อมต่อเครื่องรับไฟฟ้าซึ่งเป็นแผงควบคุมอัตโนมัติ (ตู้) เข้ากับสวิตช์เกียร์ของระบบจ่ายไฟและการจัดเรียงลูปกราวด์และหน่วยกราวด์ในแผงสวิตช์และห้องควบคุมตลอดจน การเชื่อมต่อของยูนิตเหล่านี้กับลูปกราวด์จะถูกนำมาพิจารณาในชุดอุปกรณ์จ่ายไฟ (หมายเหตุ - ยี่ห้อ "ES") แต่การเชื่อมต่อของสายเคเบิลนี้แสดงไว้ในภาพวาดของไดอะแกรมที่เกี่ยวข้องในชุดระบบอัตโนมัติใน ชุดระบบอัตโนมัติ มีการระบุข้อกำหนด (คำนึงถึง) และ (หรือ) แสดงในภาพวาด (หมายเหตุ - โดยปกติจะเป็นไดอะแกรมของการเชื่อมต่อภายนอกหรือตารางการเชื่อมต่อของสายไฟภายนอก) การเชื่อมต่อตัวนำกราวด์กับโหนดและลูปกราวด์จากตัวเรือนเครื่องมือและ สวิตช์บอร์ด ฯลฯ

วันนี้เราจะพูดถึงการต่อสายดินในสถานีไฟฟ้าย่อยหม้อแปลงไฟฟ้าและสถานีอุตสาหกรรมโดยมีเป้าหมายหลักคือบุคลากรด้านบริการและการดำเนินงานที่มั่นคง หลายๆ คนเข้าใจผิดเกี่ยวกับหัวข้อการต่อสายดินในระบบอุตสาหกรรม และการเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้องทำให้เกิดผลเสีย อุบัติเหตุ หรือแม้แต่การหยุดทำงานที่มีค่าใช้จ่ายสูงเนื่องจากการหยุดชะงักและการชำรุด การรบกวนเป็นตัวแปรสุ่ม ซึ่งตรวจพบได้ยากมากโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ

แหล่งที่มาของการรบกวนบนบัสกราวด์

แหล่งที่มาและสาเหตุของการรบกวนอาจเป็นฟ้าผ่า, ไฟฟ้าสถิต, รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า, อุปกรณ์ "มีเสียงดัง", แหล่งจ่ายไฟ 220 V ที่มีความถี่ 50 Hz, โหลดเครือข่ายแบบสวิตช์, ไทรโบอิเล็กทริก, คู่กัลวานิก, เอฟเฟกต์เทอร์โมอิเล็กทริก, อิเล็กโทรไลต์, การเคลื่อนที่ของตัวนำใน สนามแม่เหล็ก ฯลฯ ในอุตสาหกรรม มีการรบกวนมากมายที่เกี่ยวข้องกับการทำงานผิดปกติหรือการใช้อุปกรณ์ที่ไม่ได้รับการรับรอง ในรัสเซีย การรบกวนถูกควบคุมโดยมาตรฐาน - R 51318.14.1, GOST R 51318.14.2, GOST R 51317.3.2, GOST R 51317.3.3, GOST R 51317.4.2, GOST 51317.4.4, GOST R 51317.4.11, GOST R 51522, GOST R 50648 เมื่อออกแบบอุปกรณ์อุตสาหกรรม เพื่อลดระดับการรบกวน พวกเขาใช้ฐานองค์ประกอบพลังงานต่ำที่มีความเร็วน้อยที่สุดและพยายามลดความยาวของตัวนำและการป้องกัน

คำจำกัดความพื้นฐานในหัวข้อ "การต่อลงดินทั่วไป"

สายดินป้องกัน- การเชื่อมต่อชิ้นส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าของอุปกรณ์เข้ากับพื้นโลกผ่านอุปกรณ์สายดินเพื่อป้องกันผู้คนจากไฟฟ้าช็อต
อุปกรณ์สายดิน- ชุดตัวนำกราวด์ (นั่นคือตัวนำที่สัมผัสกับกราวด์) และตัวนำกราวด์
สายสามัญคือตัวนำในระบบที่ใช้วัดศักย์ไฟฟ้า เช่น สายร่วมของหน่วยจ่ายไฟและอุปกรณ์
กราวด์สัญญาณ- การต่อลงกราวด์ของสายร่วมของวงจรส่งสัญญาณ
กราวด์สัญญาณแบ่งออกเป็น ดิจิทัลที่ดินและ อนาล็อก. บางครั้งกราวด์สัญญาณอะนาล็อกจะถูกแบ่งออกเป็นกราวด์อินพุตแบบอะนาล็อกและกราวด์เอาต์พุตแบบอะนาล็อก
ที่ดินพลัง- สายไฟร่วมในระบบที่เชื่อมต่อกับกราวด์ป้องกันซึ่งมีกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ไหลผ่าน
มีพื้นฐานเป็นกลางอย่างแน่นหนา b - เป็นกลางของหม้อแปลงหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับอิเล็กโทรดกราวด์โดยตรงหรือผ่านความต้านทานต่ำ
ลวดเป็นกลาง- สายไฟเชื่อมต่อกับสายดินที่ต่อสายดินอย่างแน่นหนา
แยกเป็นกลาง b - เป็นกลางของหม้อแปลงหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซึ่งไม่ได้เชื่อมต่อกับอุปกรณ์สายดิน
การทำให้เป็นศูนย์- การต่อบริภัณฑ์กับหม้อแปลงไฟฟ้าหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีสายดินที่เป็นกลางซึ่งมีการลงกราวด์อย่างแน่นหนาในเครือข่ายกระแสไฟสามเฟส หรือกับขั้วต่อสายดินแน่นของแหล่งกำเนิดกระแสไฟเฟสเดียว

การต่อสายดินของระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติมักแบ่งออกเป็น:

สายดินป้องกัน
พื้นหน้าที่หรือ FE

วัตถุประสงค์ของการต่อสายดิน

การต่อสายดินป้องกันเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อป้องกันผู้คนจากไฟฟ้าช็อตสำหรับอุปกรณ์ที่มีแรงดันไฟฟ้า 42 VAC หรือ 110 VDC ยกเว้นในพื้นที่อันตราย แต่ในขณะเดียวกัน การต่อสายดินป้องกันมักจะทำให้ระดับการรบกวนในระบบควบคุมกระบวนการเพิ่มขึ้น

เครือข่ายไฟฟ้าที่มีฉนวนเป็นกลางถูกนำมาใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการหยุดชะงักในแหล่งจ่ายไฟของผู้ใช้บริการในกรณีที่ฉนวนเกิดข้อผิดพลาดเพียงครั้งเดียว เนื่องจากหากฉนวนพังทลายลงกราวด์ในเครือข่ายที่มีสายกราวด์เป็นกลาง การป้องกันจะถูกกระตุ้นและไฟของเครือข่ายจะถูกเรียกใช้ ตัดออก
กราวด์สัญญาณทำหน้าที่ลดความซับซ้อนของวงจรไฟฟ้าและลดต้นทุนของอุปกรณ์และระบบอุตสาหกรรม

กราวด์สัญญาณสามารถแบ่งออกเป็นพื้นฐานและหน้าจอ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการใช้งาน กราวด์ฐานใช้เพื่อตรวจจับและส่งสัญญาณในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ และใช้กราวด์กราวด์เพื่อกราวด์กราวด์ กราวด์ตะแกรงใช้สำหรับตะแกรงสายเคเบิลกราวด์ อุปกรณ์ป้องกัน ตัวเรือนอุปกรณ์ รวมถึงการขจัดประจุไฟฟ้าสถิตออกจากชิ้นส่วนที่เสียดสีของสายพานลำเลียงและสายพานขับเคลื่อนไฟฟ้า

ประเภทของการต่อลงดิน

วิธีหนึ่งในการลดอิทธิพลที่เป็นอันตรายของวงจรกราวด์บนระบบอัตโนมัติคือการแยกระบบกราวด์สำหรับอุปกรณ์ที่มีความไวต่อสัญญาณรบกวนต่างกันหรือเป็นแหล่งสัญญาณรบกวนที่มีกำลังต่างกัน การออกแบบตัวนำกราวด์แยกต่างหากทำให้สามารถเชื่อมต่อกับกราวด์ป้องกันได้ในจุดเดียว ในกรณีนี้ ระบบโลกที่แตกต่างกันเป็นตัวแทนของรังสีของดาวฤกษ์ ซึ่งจุดศูนย์กลางคือการสัมผัสกับบัสกราวด์ป้องกันของอาคาร ด้วยโทโพโลยีนี้ การรบกวนกราวด์สกปรกจึงไม่ไหลผ่านตัวนำกราวด์ที่สะอาด ดังนั้น แม้ว่าระบบสายดินจะแยกจากกันและมีชื่อต่างกัน แต่ท้ายที่สุดแล้ว ระบบสายดินทั้งหมดก็เชื่อมต่อกับโลกผ่านระบบสายดินป้องกัน ข้อยกเว้นเพียงอย่างเดียวคือที่ดิน "ลอยน้ำ"

การต่อสายดิน

ระบบอัตโนมัติสามารถใช้รีเลย์แม่เหล็กไฟฟ้า เซอร์โวมอเตอร์ไมโครพาวเวอร์ โซลินอยด์วาล์ว และอุปกรณ์อื่นๆ ที่มีการสิ้นเปลืองกระแสไฟเกินปริมาณการใช้กระแสไฟของโมดูล I/O และตัวควบคุมอย่างมาก วงจรไฟฟ้าของอุปกรณ์ดังกล่าวทำด้วยสายบิดคู่แยกกัน (เพื่อลดการรบกวนจากการแผ่รังสี) ซึ่งหนึ่งในนั้นเชื่อมต่อกับบัสกราวด์ป้องกัน สายไฟร่วมของระบบดังกล่าว (โดยปกติคือสายไฟที่เชื่อมต่อกับขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟ) คือกราวด์ของกำลัง

กราวด์อนาล็อกและดิจิตอล

ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมเป็นแบบแอนะล็อกเป็นดิจิทัล ดังนั้นหนึ่งในแหล่งที่มาของส่วนอะนาล็อกคือการรบกวนที่เกิดจากส่วนดิจิทัลของระบบ เพื่อป้องกันการรบกวนจากการผ่านวงจรกราวด์ กราวด์ดิจิทัลและแอนะล็อกจึงถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของตัวนำที่ไม่ได้เชื่อมต่อซึ่งเชื่อมต่อเข้าด้วยกันที่จุดร่วมเพียงจุดเดียว เพื่อจุดประสงค์นี้ โมดูล I/O และตัวควบคุมทางอุตสาหกรรมจึงมีพินแยกกัน กราวด์อะนาล็อก(A.GND) และ ดิจิทัล(D.GND).

ที่ดิน "ลอยน้ำ"

การแยกกัลวานิก

การแยกกัลวานิกช่วยแก้ปัญหาการต่อสายดินได้มากมาย และการใช้งานนี้กลายเป็นเรื่องปกติในระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ ในการใช้การแยกกัลวานิก (การแยก) จำเป็นต้องจ่ายพลังงานด้วยหม้อแปลงแยกและส่งสัญญาณไปยังส่วนที่แยกได้ของวงจรผ่านออปโตคัปเปลอร์และหม้อแปลงไฟฟ้า องค์ประกอบที่เชื่อมต่อด้วยแม่เหล็ก ตัวเก็บประจุ หรือใยแก้วนำแสง เส้นทางที่สามารถส่งสัญญาณรบกวนได้จะถูกตัดออกอย่างสมบูรณ์ในวงจรไฟฟ้า

วิธีการต่อสายดิน

การต่อลงกราวด์สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับแตกต่างจากการต่อลงกราวด์สำหรับวงจรแยกเดี่ยวมาก

การต่อลงดินของวงจรที่ต่อด้วยไฟฟ้า

เราขอแนะนำให้หลีกเลี่ยงการใช้วงจรไฟฟ้าควบคู่ และหากไม่มีทางเลือกอื่น ขอแนะนำให้ปรับขนาดวงจรเหล่านี้ตาม
ความเป็นไปได้มีน้อยและอยู่ในตู้เดียวกัน

ตัวอย่างการต่อสายดินที่ไม่เหมาะสมของแหล่งกำเนิดและตัวรับสัญญาณของสัญญาณมาตรฐาน 0...5 V

เกิดข้อผิดพลาดต่อไปนี้ที่นี่:

กระแสโหลดกำลังสูง (มอเตอร์กระแสตรง) ไหลไปตามกราวด์บัสเดียวกันกับสัญญาณ ทำให้เกิดแรงดันไฟตกคร่อมกราวด์
ใช้การเชื่อมต่อแบบขั้วเดียวของเครื่องรับสัญญาณ ไม่ใช่ส่วนต่าง
โมดูลอินพุตถูกใช้โดยไม่มีการแยกกระแสไฟฟ้าของชิ้นส่วนดิจิตอลและอนาล็อก ดังนั้นกระแสไฟของชิ้นส่วนดิจิตอลที่มีสัญญาณรบกวนจึงไหลผ่านเอาท์พุต การประชุมใหญ่สามัญและสร้างแรงดันไฟฟ้ารบกวนเพิ่มเติมตกคร่อมความต้านทาน R1

ข้อผิดพลาดที่ระบุไว้นำไปสู่ความจริงที่ว่าแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตตัวรับสัญญาณ วินเท่ากับผลรวมของแรงดันสัญญาณ โว้ตและแรงดันไฟรบกวน VEarth = R1 (ไอพิท + IM)
เพื่อขจัดข้อเสียเปรียบนี้ บัสทองแดงขนาดใหญ่สามารถใช้เป็นตัวนำกราวด์ได้ แต่จะเป็นการดีกว่าถ้าทำการกราวด์ดังที่แสดงด้านล่าง

จำเป็นต้องทำ:

เชื่อมต่อวงจรกราวด์ทั้งหมดไว้ที่จุดเดียว (ในกรณีนี้คือกระแสรบกวน ไอเอ็ม R1);
เชื่อมต่อตัวนำสายดินของเครื่องรับสัญญาณเข้ากับจุดร่วมเดียวกัน (ในกรณีนี้คือกระแสไฟฟ้า เอาล่ะไม่ไหลผ่านการต้านทานอีกต่อไป R1, ก
แรงดันตกคร่อมความต้านทานของตัวนำ R2ไม่เพิ่มแรงดันเอาต์พุตของแหล่งสัญญาณ โว้ต)

ตัวอย่างการต่อลงดินที่เหมาะสมของแหล่งกำเนิดและตัวรับสัญญาณมาตรฐาน 0...5 V

กฎทั่วไปในการลดการเชื่อมต่อผ่านสายกราวด์ทั่วไปคือการแบ่งดินแดนออกเป็น อนาล็อก, ดิจิทัล, พลังและ ป้องกันตามมาด้วยการเชื่อมต่อเพียงจุดเดียว

เมื่อแยกการต่อกราวด์ของวงจรที่เชื่อมต่อด้วยไฟฟ้าจะใช้หลักการทั่วไป: วงจรการต่อกราวด์ที่มีระดับเสียงสูงควรทำแยกจากวงจรที่มีระดับเสียงต่ำ และควรเชื่อมต่อที่จุดร่วมเพียงจุดเดียวเท่านั้น อาจมีจุดต่อสายดินได้หลายจุดหากโครงสร้างของวงจรดังกล่าวไม่ทำให้เกิดลักษณะของส่วนของกราวด์ "สกปรก" ในวงจรที่มีแหล่งสัญญาณและเครื่องรับ และหากวงจรปิดที่ได้รับการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ได้เกิดขึ้น วงจรกราวด์

การต่อลงดินของวงจรแยกไฟฟ้า

วิธีแก้ปัญหาที่รุนแรงสำหรับปัญหาที่อธิบายไว้คือการใช้การแยกกระแสไฟฟ้าโดยมีการต่อกราวด์แยกส่วนดิจิทัล อนาล็อก และกำลังของระบบ

การต่อกราวด์ของตัวป้องกันสายเคเบิลสัญญาณในระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ

ตัวอย่างที่ไม่ถูกต้อง ( ทั้งสองด้าน) การต่อกราวด์ชีลด์เคเบิลที่ความถี่ต่ำ หากความถี่รบกวนไม่เกิน 1 MHz จะต้องต่อสายดินด้านเดียว มิฉะนั้น จะเกิดวงปิดซึ่งจะทำหน้าที่เป็นเสาอากาศ

ตัวอย่างการต่อกราวด์ที่ไม่ถูกต้อง (ที่ฝั่งตัวรับสัญญาณ) ของชีลด์สายเคเบิล สายถักต้องต่อสายดินที่ด้านแหล่งสัญญาณ หากต่อสายดินจากฝั่งเครื่องรับ กระแสไฟฟ้ารบกวนจะไหลผ่านความจุไฟฟ้าระหว่างแกนสายเคเบิล ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้ารบกวนที่ตัวนำ และผลที่ตามมาคือระหว่างอินพุตส่วนต่าง

ดังนั้นต้องต่อสายดินถักเปียจากด้านข้างของแหล่งสัญญาณ ในกรณีนี้ ไม่มีเส้นทางให้กระแสรบกวนผ่านไปได้

การต่อสายดินป้องกันที่เหมาะสม (การต่อสายดินเพิ่มเติมทางด้านขวาใช้สำหรับสัญญาณความถี่สูง) หากแหล่งสัญญาณไม่ได้ต่อสายดิน (เช่น เทอร์โมคัปเปิ้ล) ก็สามารถต่อสายดินหน้าจอได้จากด้านใดด้านหนึ่ง เนื่องจากในกรณีนี้จะไม่เกิดวงปิดสำหรับกระแสรบกวน

ที่ความถี่ที่สูงกว่า 1 MHz รีแอคแทนซ์แบบเหนี่ยวนำของตัวกรองจะเพิ่มขึ้น และกระแสปิคอัพแบบคาปาซิทีฟจะสร้างแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมขนาดใหญ่บนตัวกรอง ซึ่งสามารถส่งไปยังแกนภายในผ่านความจุไฟฟ้าระหว่างสายถักและแกน นอกจากนี้ด้วยความยาวสายเคเบิลเทียบได้กับความยาวคลื่นรบกวน (ความยาวคลื่นรบกวนที่ความถี่ 1 MHz คือ 300 ม. ที่ความถี่ 10 MHz - 30 ม.) ความต้านทานของถักเปียจะเพิ่มขึ้นซึ่งจะเพิ่มแรงดันรบกวนอย่างรวดเร็ว บนถักเปีย ดังนั้นที่ความถี่สูง ต้องต่อสายถักเปียไม่เพียงแต่ทั้งสองด้านเท่านั้น แต่ยังต้องต่อสายดินหลายจุดระหว่างกันด้วย

คุณสามารถใช้เป็นตัวเลือกระดับกลางได้ การต่อสายดินครั้งที่สองของหน้าจอผ่านความจุ. ในกรณีนี้ ที่ความถี่สูง หน้าจอจะต่อสายดินทั้งสองด้าน ที่ความถี่ต่ำ – ที่ด้านใดด้านหนึ่ง สิ่งนี้สมเหตุสมผลในกรณีที่ความถี่รบกวนเกิน 1 MHz และความยาวสายเคเบิลน้อยกว่าความยาวคลื่นรบกวน 10...20 เท่า นั่นคือเมื่อไม่จำเป็นต้องต่อกราวด์ที่จุดกลางหลายจุด

หน้าจอภายในต่อสายดินที่ด้านหนึ่ง - จากด้านข้างของแหล่งสัญญาณ เพื่อป้องกันไม่ให้สัญญาณรบกวนแบบคาปาซิทีฟไปตามเส้นทางที่แสดง และหน้าจอภายนอกจะลดการรบกวนความถี่สูง ในทุกกรณี หน้าจอจะต้องได้รับการหุ้มฉนวนเพื่อป้องกันการสัมผัสกับวัตถุที่เป็นโลหะและพื้นโดยไม่ตั้งใจ หากต้องการส่งสัญญาณในระยะไกลหรือต้องการความแม่นยำในการวัดเพิ่มขึ้น คุณจะต้องส่งสัญญาณในรูปแบบดิจิทัลหรือผ่านสายเคเบิลออปติก

การต่อสายดินของหน้าจอเคเบิลของระบบอัตโนมัติที่สถานีไฟฟ้าย่อย

ในสถานีไฟฟ้าย่อย การถักเปีย (หน้าจอ) ของสายสัญญาณระบบอัตโนมัติซึ่งวางอยู่ใต้สายไฟฟ้าแรงสูงที่ระดับพื้นดินและต่อสายดินด้านหนึ่งสามารถเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้าได้หลายร้อยโวลต์ในระหว่างการเปลี่ยนกระแสด้วยสวิตช์ ดังนั้นเพื่อความปลอดภัยทางไฟฟ้า สายเคเบิลถักจึงต่อสายดินไว้ทั้งสองด้าน เพื่อป้องกันสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ 50 Hz ชีลด์สายเคเบิลจึงต่อสายดินไว้ทั้งสองด้านด้วย นี่เป็นเหตุผลในกรณีที่ทราบกันว่าการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ 50 เฮิรตซ์นั้นมากกว่าการรบกวนที่เกิดจากการไหลของกระแสไฟฟ้าที่เท่ากันผ่านการถักเปีย

ปลอกหุ้มสายดินเพื่อป้องกันฟ้าผ่า

เพื่อป้องกันสนามแม่เหล็กของฟ้าผ่า จะต้องวางสายสัญญาณ (พร้อมกราวด์กราวด์) ของระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติที่วิ่งผ่านพื้นที่เปิดในท่อโลหะที่ทำจากเหล็ก หรือที่เรียกว่าชีลด์แม่เหล็ก ใต้ดินจะดีกว่า ไม่อย่างนั้นก็กราวด์ทุกๆ 3 เมตร สนามแม่เหล็กมีผลเพียงเล็กน้อยภายในอาคารคอนกรีตเสริมเหล็ก ไม่เหมือนวัสดุอื่นๆ

การต่อสายดินสำหรับการวัดส่วนต่าง

หากแหล่งสัญญาณไม่มีความต้านทานต่อกราวด์ อินพุต "ลอย" จะถูกสร้างขึ้นในระหว่างการวัดส่วนต่าง อินพุตแบบลอยตัวสามารถถูกกระตุ้นโดยประจุไฟฟ้าสถิตจากไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศหรือกระแสไฟฟ้ารั่วของอินพุต op-amp เพื่อระบายประจุและกระแสไฟฟ้าลงกราวด์ อินพุตที่เป็นไปได้ของโมดูลอินพุตแบบอะนาล็อกมักจะมีตัวต้านทานที่มีความต้านทาน 1 ถึง 20 MOhm เพื่อเชื่อมต่ออินพุตแบบอะนาล็อกกับกราวด์ อย่างไรก็ตาม หากมีการรบกวนในระดับมากหรือแหล่งสัญญาณขนาดใหญ่ แม้แต่ความต้านทาน 20 MOhm ก็อาจไม่เพียงพอ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้ตัวต้านทานภายนอกเพิ่มเติมโดยมีค่าเล็กน้อยเป็นสิบ kOhms ถึง 1 MOhm หรือตัวเก็บประจุที่มี ความต้านทานเดียวกันที่ความถี่รบกวน

กราวด์เซนเซอร์อัจฉริยะ

ในปัจจุบันที่เรียกว่า เซ็นเซอร์อัจฉริยะโดยมีไมโครคอนโทรลเลอร์อยู่ข้างในเพื่อทำให้เอาต์พุตจากเซนเซอร์เป็นเส้นตรง ทำให้เกิดสัญญาณในรูปแบบดิจิทัลหรือแอนะล็อก เนื่องจากชิ้นส่วนดิจิทัลของเซ็นเซอร์ถูกรวมเข้ากับชิ้นส่วนอะนาล็อก หากการต่อสายดินไม่ถูกต้อง สัญญาณเอาท์พุตจะมีระดับเสียงรบกวนเพิ่มขึ้น เซ็นเซอร์บางตัวมี DAC ที่มีเอาต์พุตปัจจุบันดังนั้นจึงจำเป็นต้องเชื่อมต่อความต้านทานโหลดภายนอกประมาณ 20 kOhm ดังนั้นจึงได้รับสัญญาณที่มีประโยชน์ในรูปของแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวต้านทานโหลดเมื่อกระแสเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ไหล .

แรงดันไฟฟ้าโหลดคือ:

Vload = Vout – ไอโหลด R1+ I2 R2,

นั่นคือมันขึ้นอยู่กับกระแส I2ซึ่งรวมถึงกระแสกราวด์ดิจิทัลด้วย กระแสกราวด์ดิจิตอลมีสัญญาณรบกวนและส่งผลต่อแรงดันโหลด เพื่อขจัดผลกระทบนี้ จะต้องกำหนดค่าวงจรกราวด์ตามที่แสดงด้านล่าง ที่นี่กระแสกราวด์ดิจิทัลไม่ไหลผ่านความต้านทาน ร21และไม่นำสัญญาณรบกวนเข้าสู่สัญญาณที่โหลด

การต่อสายดินที่เหมาะสมของเซ็นเซอร์อัจฉริยะ:

การต่อสายดินของตู้ด้วยอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติ

การติดตั้งตู้ระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติจะต้องคำนึงถึงข้อมูลที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ทั้งหมด ตัวอย่างการต่อสายดินของตู้อัตโนมัติต่อไปนี้จะถูกแบ่งออก ตามเงื่อนไขบน ถูกต้องทำให้ระดับเสียงลดลง และ ผิดพลาด.

นี่คือตัวอย่าง (การเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้องจะถูกเน้นด้วยสีแดง GND เป็นพินสำหรับเชื่อมต่อพินกำลังกราวด์) ซึ่งแต่ละความแตกต่างจากรูปต่อไปนี้จะทำให้ความล้มเหลวของชิ้นส่วนดิจิทัลแย่ลงและเพิ่มข้อผิดพลาดของอะนาล็อก มีการเชื่อมต่อ "ไม่ถูกต้อง" ต่อไปนี้ที่นี่:

ตู้มีการต่อสายดินที่จุดต่างกันดังนั้นศักยภาพของพื้นจึงแตกต่างกัน
ตู้เชื่อมต่อกันซึ่งจะสร้างวงปิดในวงจรกราวด์
ตัวนำของกราวด์แอนะล็อกและดิจิทัลในตู้ด้านซ้ายจะขนานกันเป็นพื้นที่ขนาดใหญ่ ดังนั้นการรบกวนแบบเหนี่ยวนำและแบบคาปาซิทีฟจากกราวด์ดิจิทัลอาจปรากฏบนกราวด์แอนะล็อก
บทสรุป จีเอ็นดีหน่วยจ่ายไฟเชื่อมต่อกับตัวตู้ที่จุดที่ใกล้ที่สุด ไม่ใช่ที่ขั้วต่อกราวด์ ดังนั้นกระแสรบกวนจะไหลผ่านตัวตู้ โดยเจาะผ่านหม้อแปลงจ่ายไฟ
แหล่งจ่ายไฟหนึ่งอันใช้สำหรับตู้สองตู้ซึ่งจะเพิ่มความยาวและความเหนี่ยวนำของตัวนำกราวด์
ในตู้ด้านขวา ขั้วต่อกราวด์ไม่ได้เชื่อมต่อกับขั้วต่อกราวด์ แต่เชื่อมต่อกับตัวตู้โดยตรง ในขณะที่ตัวตู้จะกลายเป็นแหล่งรับอุปนัยไปยังสายไฟทั้งหมดที่วิ่งไปตามผนัง
ในตู้ด้านขวาในแถวกลาง กราวด์แอนะล็อกและดิจิทัลจะเชื่อมต่อโดยตรงที่เอาต์พุตของบล็อก

ข้อเสียที่ระบุไว้จะถูกกำจัดโดยใช้ตัวอย่างการต่อสายดินที่เหมาะสมของตู้ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม:

เพิ่ม. ข้อดีของการเดินสายไฟในตัวอย่างนี้คือการใช้ตัวนำกราวด์แยกต่างหากสำหรับโมดูลอินพุตแบบอะนาล็อกที่ละเอียดอ่อนที่สุด ภายในตู้ (ชั้นวาง) แนะนำให้จัดกลุ่มโมดูลแอนะล็อกแยกกัน และโมดูลดิจิทัลแยกกัน เพื่อลดความยาวของส่วนของเส้นทางขนานของวงจรกราวด์ดิจิทัลและแอนะล็อกเมื่อวางสายไฟในช่องเคเบิล

การต่อสายดินในระบบควบคุมระยะไกลร่วมกัน

ในระบบที่กระจายไปทั่วพื้นที่ที่กำหนดซึ่งมีขนาดลักษณะเฉพาะตั้งแต่สิบถึงร้อยเมตร จะไม่สามารถใช้โมดูลอินพุตที่ไม่มีการแยกกระแสไฟฟ้าได้ มีเพียงการแยกกระแสไฟฟ้าเท่านั้นที่ทำให้สามารถเชื่อมต่อวงจรที่ต่อสายดินที่จุดที่มีศักยภาพต่างกันได้ ทางออกที่ดีที่สุดสำหรับการส่งสัญญาณคือใยแก้วนำแสงและการใช้เซ็นเซอร์ที่มี ADC ในตัวและอินเทอร์เฟซดิจิทัล

การต่อสายดินของอุปกรณ์ผู้บริหารและการขับเคลื่อนของระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ

วงจรจ่ายไฟสำหรับมอเตอร์ที่ควบคุมด้วยพัลส์ มอเตอร์เซอร์โวไดรฟ์ และแอคทูเอเตอร์ที่มีการควบคุม PWM ต้องทำแบบตีเกลียวคู่เพื่อลดสนามแม่เหล็ก และยังมีการหุ้มฉนวนเพื่อลดส่วนประกอบทางไฟฟ้าของการรบกวนที่แผ่รังสี ชีลด์สายเคเบิลต้องต่อสายดินด้านเดียว วงจรการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ของระบบดังกล่าวควรวางไว้ในตัวกรองแยกต่างหาก และหากเป็นไปได้ ให้อยู่ห่างจากตัวกระตุ้น

การต่อสายดินในเครือข่ายอุตสาหกรรม RS-485, Modbus

เครือข่ายอุตสาหกรรมที่ใช้อินเทอร์เฟซได้รับการป้องกัน คู่บิดด้วยการบังคับใช้ โมดูลแยกกระแสไฟฟ้า.

สำหรับส่วนสั้นๆ (ประมาณ 15 ม.) และในกรณีที่ไม่มีแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนในบริเวณใกล้เคียง คุณจะไม่สามารถใช้หน้าจอได้ ในระยะทางไกลถึง 1.2 กม. ความต่างศักย์ของพื้นดิน ณ จุดที่ห่างไกลจากกันสามารถเข้าถึงแรงดันไฟฟ้าหลายสิบโวลต์ เพื่อป้องกันกระแสไหลผ่านชีลด์ ชีลด์สายเคเบิลจะต้องต่อสายดินที่จุดใดจุดหนึ่งเท่านั้น เมื่อใช้สายเคเบิลที่ไม่มีฉนวนหุ้ม ประจุไฟฟ้าสถิตขนาดใหญ่ (หลายกิโลโวลต์) สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศ ซึ่งอาจทำให้องค์ประกอบการแยกกัลวานิกเสียหายได้ เพื่อป้องกันผลกระทบนี้ ส่วนที่แยกได้ของอุปกรณ์แยกกระแสไฟฟ้าควรต่อสายดินผ่านความต้านทาน เช่น 0.1...1 MOhm ความต้านทานที่แสดงโดยเส้นประยังช่วยลดโอกาสที่จะพังเนื่องจากความผิดปกติของกราวด์หรือความต้านทานของฉนวนไฟฟ้าสูงในกรณีที่ใช้สายเคเบิลที่มีฉนวนหุ้ม บนเครือข่ายอีเธอร์เน็ตแบนด์วิธต่ำ (10 Mbps) การต่อสายดินควรทำที่จุดเดียวเท่านั้น ด้วย Fast Ethernet (100 Mbps) และ Gigabit Ethernet (1 Gbps) การกราวด์กราวด์ต้องทำหลายจุด

การต่อสายดินในสถานที่อุตสาหกรรมที่ระเบิดได้

สำหรับวัตถุระเบิดเมื่อติดตั้งสายดินด้วยลวดตีเกลียวไม่อนุญาตให้ใช้การบัดกรีเพื่อบัดกรีสายไฟเข้าด้วยกันเนื่องจากเนื่องจากการไหลของความเย็นของการบัดกรีจุดกดสัมผัสในขั้วสกรูอาจอ่อนลง

แผงป้องกันของสายอินเทอร์เฟซต่อสายดินไว้ที่จุดหนึ่งนอกพื้นที่อันตราย ภายในพื้นที่อันตรายจะต้องได้รับการปกป้องจากการสัมผัสโดยไม่ตั้งใจกับตัวนำที่ต่อสายดิน วงจรที่ปลอดภัยอย่างแท้จริงไม่ควรต่อสายดินเว้นแต่สภาพการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าจะจำเป็น ( GOST R 51330.10, หน้า 6.3.5.2) และจะต้องติดตั้งในลักษณะที่การรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอก (เช่น จากเครื่องส่งสัญญาณวิทยุที่อยู่บนหลังคาของอาคาร จากสายไฟเหนือศีรษะหรือสายไฟแรงสูงในบริเวณใกล้เคียง) ไม่สร้างแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าในวงจรที่ปลอดภัยจากภายใน ซึ่งสามารถทำได้โดยการป้องกันหรือถอดวงจรที่ปลอดภัยภายในออกจากแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

เมื่อวางในกลุ่มหรือช่องทั่วไป สายเคเบิลที่มีวงจรอันตรายจากภายในและวงจรปลอดภัยจากภายในจะต้องแยกจากกันด้วยวัสดุฉนวนหรือโลหะที่ต่อสายดินเป็นชั้นกลาง ไม่จำเป็นต้องแยกจากกันหากใช้สายเคเบิลที่มีปลอกโลหะหรือชีลด์ โครงสร้างโลหะที่ต่อสายดินไม่ควรมีการแตกหักหรือการสัมผัสกันที่ไม่ดีระหว่างกันซึ่งอาจเกิดประกายไฟได้ในระหว่างพายุฝนฟ้าคะนองหรือเมื่อเปลี่ยนอุปกรณ์ที่ทรงพลัง ที่โรงงานอุตสาหกรรมที่ระเบิดได้ เครือข่ายการจ่ายไฟฟ้าที่มีความเป็นกลางเป็นฉนวนถูกใช้เป็นส่วนใหญ่เพื่อกำจัดความเป็นไปได้ที่จะเกิดประกายไฟในกรณีที่เฟสลัดวงจรลงกราวด์และการสะดุดของฟิวส์ป้องกันในกรณีที่ฉนวนเสียหาย เพื่อป้องกัน ไฟฟ้าสถิตใช้สายดินที่อธิบายไว้ในส่วนที่เกี่ยวข้อง ไฟฟ้าสถิตอาจทำให้ส่วนผสมที่ระเบิดได้ติดไฟได้

เราก็ขอแนะนำเช่นกัน

กำลังโหลด...

บ้าน > ดอกไม้

คำจำกัดความ

วัตถุประสงค์ของการต่อสายดิน

ปัญหาการต่อสายดินทั่วไป

การต่อสายดินป้องกันอาคาร

การต่อสายดินอัตโนมัติ

ตัวนำสายดิน

โมเดลโลก

ประเภทของการต่อลงดิน

การต่อสายดิน

กราวด์อนาล็อกและดิจิตอล

ที่ดิน "ลอยน้ำ"

แบบจำลองส่วนประกอบของระบบอัตโนมัติ

การแยกกัลวานิก

แหล่งที่มาของการรบกวนบนบัสกราวด์

ลักษณะการรบกวน

การรบกวนจากเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟ

เครือข่ายจ่ายไฟ 220/380 V ที่มีความถี่ 50 Hz และอุปกรณ์จ่ายไฟที่เชื่อมต่ออยู่เป็นแหล่งสัญญาณรบกวนต่อไปนี้:

ฟ้าผ่าและไฟฟ้าบรรยากาศ

ไฟฟ้าสถิต

ดำเนินการรบกวน

การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า

วิธีการต่อสายดิน

การต่อลงดินของวงจรที่ต่อด้วยไฟฟ้า

ในรูป 17. มีข้อผิดพลาดดังต่อไปนี้:

กล่าวคือ:

การต่อลงดินของวงจรแยกไฟฟ้า

แผงป้องกันสายสัญญาณกราวด์

การต่อสายดินของหน้าจอเคเบิลของระบบอัตโนมัติที่สถานีไฟฟ้าย่อย

ปลอกหุ้มสายดินเพื่อป้องกันฟ้าผ่า

การต่อสายดินสำหรับการวัดส่วนต่าง

กราวด์เซนเซอร์อัจฉริยะ

การต่อสายดินของตู้ด้วยอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติ

ในรูป 28 มีการเชื่อมต่อ "ผิด" ต่อไปนี้:

ข้อบกพร่องที่ระบุไว้จะถูกกำจัดออกในรูป 29.

การต่อสายดินในระบบควบคุมแบบกระจาย

วงจรการวัดที่ไวต่อการต่อสายดิน

การต่อสายดินของอุปกรณ์ผู้บริหารและการขับเคลื่อนของระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ

การต่อสายดินในเครือข่ายอุตสาหกรรม

การต่อสายดินในสถานที่อุตสาหกรรมที่ระเบิดได้

การตรวจสอบสายดิน

3.5.1. วงจรไฟฟ้าควบคู่

3.5.2. การหุ้มสายสัญญาณ

3.5.4. หน้าจอเคเบิลในสถานีไฟฟ้าย่อย

3.5.5. ปลอกหุ้มสายเคเบิลเพื่อป้องกันฟ้าผ่า

3.5.6. การต่อสายดินสำหรับการวัดส่วนต่าง

3.5.7. เซ็นเซอร์อัจฉริยะ

3.5.9. ระบบควบคุมแบบกระจาย

3.5.10. วงจรการวัดที่ละเอียดอ่อน

3.5.11. อุปกรณ์ผู้บริหารและไดรฟ์

การต่อสายดินในเครือข่ายอุตสาหกรรม

3.5.12. การต่อสายดินในบริเวณที่เกิดวัตถุระเบิด

3.6. การแยกกัลวานิก

แหล่งที่มาของการรบกวนบนบัสกราวด์

คำจำกัดความพื้นฐานในหัวข้อ "การต่อลงดินทั่วไป"

วัตถุประสงค์ของการต่อสายดิน

ประเภทของการต่อลงดิน

การต่อสายดิน

กราวด์อนาล็อกและดิจิตอล

ที่ดิน "ลอยน้ำ"

การแยกกัลวานิก

การต่อลงดินของวงจรที่ต่อด้วยไฟฟ้า

การต่อลงดินของวงจรแยกไฟฟ้า

การต่อกราวด์ของตัวป้องกันสายเคเบิลสัญญาณในระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ

การต่อสายดินของหน้าจอเคเบิลของระบบอัตโนมัติที่สถานีไฟฟ้าย่อย

ปลอกหุ้มสายดินเพื่อป้องกันฟ้าผ่า

การต่อสายดินสำหรับการวัดส่วนต่าง

กราวด์เซนเซอร์อัจฉริยะ

การต่อสายดินของตู้ด้วยอุปกรณ์ระบบอัตโนมัติ

การต่อสายดินในระบบควบคุมระยะไกลร่วมกัน

การต่อสายดินของอุปกรณ์ผู้บริหารและการขับเคลื่อนของระบบควบคุมกระบวนการอัตโนมัติ

การต่อสายดินในเครือข่ายอุตสาหกรรม RS-485, Modbus

การต่อสายดินในสถานที่อุตสาหกรรมที่ระเบิดได้

เราก็ขอแนะนำเช่นกัน